短脉冲激光的应用分析
飞秒激光在化学反应中的应用研究
飞秒激光在化学反应中的应用研究
时光荏苒，科技发展迅猛，人类对自然界的探索也从来没有停歇。随着激光技术的不断进步，科学家们发现飞秒激光的应用潜力是非常巨大的。近年来，飞秒激光在化学反应领域的应用研究引起了广泛关注。本文将详细介绍飞秒激光在化学反应中的应用研究进展。
1. 飞秒激光简介
飞秒激光是指光的脉宽在飞秒级别的激光，其波长通常在可见光谱范围内。由于其极短的脉宽，飞秒激光能够在纳秒或微秒级别的化学反应中扮演重要的角色。飞秒激光技术的应用使得化学反应中大分子的动力学和反应机制得到了更深入的研究，同时也促进了很多新颖的化学合成方法的发展。
2. 飞秒光谱学
飞秒光谱学是飞秒激光技术在化学反应研究中应用最广泛的分析方法之一。它利用飞秒激光的短脉冲作用于样品，通过测量激光与物质作用后的反应光谱，可以研究样品的结构、动力学和反应机制等信息。
例如，研究铜催化的烯丙基化反应过程，通过用飞秒激光激励多巴胺硫酸盐和烯酰丙酮，并以飞秒光谱学技术对过程进行追踪，研究者发现产生的中间体是超短寿命的共轭亚胺光物种[1]。这种光物种提供了反应中间体进一步形成和产物选择性的进一步理解。
3. 飞秒激光反应动力学
与传统的化学反应动力学相比，飞秒激光反应动力学技术能够实现纳秒或微秒级别的分辨率，因此对反应中间体和反应路径的研究更为详细和全面。通过控制反应路径中不同键的断裂和形成，飞秒激光可以控制对化学反应的直接激发，从而使反应更加高效和可选择性。 例如，近期的研究表明，飞秒激光可以用于调节金属催化的还原烯烃反应。利用飞秒激光技术而不是传统的热激发法，可以实现选择性还原烯烃的反应路径而不是烯丙基化反应[2]。
4. 飞秒激光在化学合成中的应用
在化学合成领域，飞秒激光技术可用于获得百毫秒级或纳秒级别的反应时间。这种技术可以提高反应的收率和选择性，并降低对催化剂的使用量。此外，飞秒激光也可以用于合成高分子材料，例如聚合物和碳纳米管等。
飞秒激光在表面化学反应中的应用
飞秒激光在表面化学反应中的应用
作为一种先进的激光技术，飞秒激光在许多领域中都有着广泛的应用，尤其是在化学反应的研究和应用中，飞秒激光更是显示出其卓越的特性。本文将介绍飞秒激光在表面化学反应中的应用，并探讨其优势和不足之处。
一、飞秒激光的基本特性
飞秒激光是通过超短脉冲激光器所产生的光束，其脉冲宽度通常小于飞秒级别，因此能产生高峰值功率和高光子密度。相比于传统的激光技术，飞秒激光有着很多独特的特点，如高峰值功率、短脉冲宽度、高光子能量和高光子密度等。这些特点使得飞秒激光在材料处理、成像、光子学和化学反应等领域有着广泛的应用前景。
二、飞秒激光在表面化学反应中的应用
在化学反应中，表面反应是一类重要的反应类型，是材料科学、催化化学和生物化学等领域的热点问题。飞秒激光在表面化学反应中的应用主要体现在光催化、光解和光损伤等方面。
1、光催化
光催化是指通过光照射的方式来促进化学反应的过程。飞秒激光可以产生高能光子，使得光化学反应产生加速，从而提高催化剂的活性。此外，飞秒激光也可以通过激发光电子态来激活催化剂表面的物种，使催化剂在表面上形成单个亚原子簇，增加催化剂的活性。
2、光解
光解是指利用光能使分子中的化学键断裂的过程。飞秒激光可以产生高峰值功率，使得化学反应的能量密度在极短时间内升高，从而实现高效的化学键断裂和分解。飞秒激光不仅可以直接激发化学键断裂，还可以通过光电子激发、多光子过程和碰撞激发等方式来促进化学反应的发生。 3、光损伤
光损伤是指在一定条件下使用光能对物质进行损伤。飞秒激光可以通过生成高能电子和离子来产生光损伤效应，进而促进表面化学反应的发生。此外，飞秒激光还可以通过激发阴离子表面态、产生裂解反应和制造孔洞等方式来实现光损伤的效应。
三、飞秒激光在表面化学反应中的优势和不足之处
1、优势
（1）极短脉冲：飞秒激光的短脉冲宽度使得其可以实现高精度的化学反应控制，避免了热扰动对反应的干扰。
脉冲宽度和波长的关系
脉冲宽度和波长的关系
引言：
脉冲宽度和波长是电磁波学中两个重要的概念。脉冲宽度指的是脉冲信号的持续时间，而波长则是电磁波的空间周期。本文将探讨脉冲宽度和波长之间的关系，并介绍它们在不同领域的应用。
一、脉冲宽度和波长的定义
脉冲宽度是指脉冲信号从起始点到终止点的时间间隔。它通常用时间单位来表示，如秒（s）。波长是指电磁波在空间中一个完整周期所占据的距离。它通常用长度单位来表示，如米（m）。
二、脉冲宽度和波长的关系
脉冲宽度和波长之间存在一定的关系。一般来说，脉冲宽度越小，波长越短。这是因为脉冲宽度表示信号的时间特性，而波长表示信号的空间特性。当脉冲宽度很小的时候，说明信号在时间上的变化很快，对应的波长就会很短。
三、脉冲宽度和波长的应用
1. 通信领域：在通信系统中，脉冲宽度和波长的关系对信号传输起着重要作用。短脉冲宽度可以提高信号传输的速率和带宽，而短波长可以增加信号传输的容量和可靠性。
2. 激光技术：在激光器中，脉冲宽度和波长的关系决定了激光的特性。短脉冲宽度可以产生高峰值功率的激光脉冲，而短波长可以实现高分辨率的激光成像。
3. 雷达系统：在雷达系统中，脉冲宽度和波长的关系对目标探测和距离测量起着重要作用。短脉冲宽度可以提高雷达系统的分辨率和目标探测能力，而短波长可以增加雷达系统的探测距离。
4. 医学影像：在医学影像领域，脉冲宽度和波长的关系对于诊断和治疗起着关键作用。短脉冲宽度可以提高影像的清晰度和分辨率，而短波长可以实现更精确的组织成像和治疗。
结论：
脉冲宽度和波长是电磁波学中重要的参数，它们之间存在一定的关系。脉冲宽度越小，波长越短。脉冲宽度和波长的关系在通信、激光技术、雷达系统和医学影像等领域都有广泛的应用。进一步研究和应用脉冲宽度和波长的关系，将有助于推动相关领域的发展和创新。
飞秒激光及其应用进展
飞秒激光及其应用进展
超短脉冲时代是从1960年代末1970年代初提出激光锁模技术时开始的，短短的20年后，出现了主动锁模，被动锁模，脉冲碰撞锁模（CPM），相加脉冲锁模等，锁模技术可以将脉冲缩短到皮秒是10-12秒甚至飞秒10-15秒。在1980年代中期出现的自锁模技术和非线性啁啾脉冲放大技术，使我们真正进入了超短脉冲的时代。利用这种技术可以产生一个高密度，高强度和高温高压领域是实验室天体物理在极端条件下，光与物质相互作用的极端物理条件，并提供了一个强大的高亮度X射线产生的重大科学研究手段。
此外，在第二十世纪90年代末，还发现飞秒激光的介质效应产生的长脉冲激光的独特性质有所不同，如区域、热效应小，空间选择性的作用，这些独特的性能，在许多领域有重要的应用价值，如微型光子器件的制造，医药，精细操作，三维度的光存储，纳米生物技术，纳米医学，这些应用已经引起了国内外的广泛关注。
飞秒激光其超短脉冲，超强峰值功率和高聚焦能力，因能够实现超精细和维微加工的特点获得了广泛关注和深入研究，所以飞秒激光技术发展迅速。
一、飞秒激光简介
激光曾被人类视为神秘之光并已被广泛使用。飞秒激光是近年来科学家们通过探究发现的更特殊的激光，简称FS是一种近红外光以脉冲形式运行，很短的时间，是衡量时间的标准尺度的长度。1飞秒只有1秒的一千万亿分之一，即10-15秒。
飞秒激光有以下三个特点：1、利用飞秒激光获得的脉冲要比利用电子学方法获得的最短脉冲还短几千倍。2、具有比目前全世界发电总功率还要多出百倍的瞬时功率，可达百万亿瓦。3、空间区域可以集中到比头发的直径还要小，使周围的核力量的电场强度比其他电子还高几倍。 二、飞秒激光的发展历史
飞秒激光的发展可分为四个阶段，目前已经历了前三个阶段正在进入第四个阶段。
60年代中后期的10-9～10-10s第一阶段是飞秒激光的早期阶段，其主要特点是建立锁模的理论和实验研究的各种各样的夹紧方法。
激光多光子显微镜技术的研究与应用
激光多光子显微镜技术的研究与应用
激光多光子显微镜技术是一种高分辨率的显微镜技术，能够实现对生物体内组织和细胞的三维成像，并且具有非侵入性和高灵敏度等特点。
一、技术原理
激光多光子显微镜技术是利用超短脉冲激光在生物材料中的非线性光学效应实现的。当光束穿过生物组织时，其非线性光学效应会导致组织中的光子被非常高效地吸收，导致局部光子密度的增加。在这种情况下，光子之间的非线性相互作用导致光子的再吸收，引起光子浓度的非线性扩增，最终导致了光子的串扰和二次谐波产生。通过侦测这种二次谐波信号，我们可以获取生物组织中的高分辨率图像。
二、技术特点
1. 高分辨率
激光多光子显微镜技术可以实现亚细胞级别的图像分辨率。这与其原理有关，其原理涉及上文提到的光子的非线性相互作用和二次谐波的产生，这与传统光学显微镜的成像原理完全不同。
2. 非侵入性
传统的成像技术对样本的处理通常需要使用染料或标记物，这种处理过程会对样本的结构和性质产生影响，甚至损坏样本。而激光多光子显微镜技术是一种非侵入性的成像技术，不需要处理样本，可以直接在生物样品中进行成像。
3. 高灵敏度
由于生物样品本身的荧光很弱，因此传统的显微镜技术无法获得高质量的图像。激光多光子显微镜技术可以利用非线性光学效应使荧光信号变得更强，并且在较低的光强下使用超短脉冲激光作为刺激源，从而获得高信噪比的图像。
三、研究进展
1. 生物学应用
激光多光子显微镜技术已经被广泛地应用于生物学领域。例如，在神经科学中，它可以用于对神经元的三维成像，以及对神经元体成像。在胚胎学中，激光多光子显微镜技术也可以用于对胚胎发育的三维成像。在肿瘤学中，它可以用于对癌细胞的动态成像，以及对癌症的早期诊断。
2. 材料科学应用
除生物学之外，激光多光子显微镜技术在材料科学领域也有广泛的应用。它可以用于对纳米材料的表面形态、化学组成和物理性质的研究。此外，激光多光子显微镜技术还可以在金属、半导体和生物陶瓷材料等领域进行材料的研究和标记。
《脉冲激光辐照光学镜片的热力毁伤及对成像的影响》
《脉冲激光辐照光学镜片的热力毁伤及对成像的影响》
一、引言
随着激光技术的飞速发展，脉冲激光在工业、医疗、军事等领域得到了广泛应用。然而，激光的高能量密度和短脉冲特性使得其在与物质相互作用时，尤其是与光学镜片接触时，会产生显著的热力毁伤效应。这种毁伤不仅会损害镜片本身的性能，还会直接影响到其成像质量。本文旨在研究脉冲激光辐照光学镜片时的热力毁伤过程及其对成像的影响。
二、脉冲激光与光学镜片的相互作用
脉冲激光是一种具有高能量密度和短脉冲宽度的激光。当脉冲激光照射到光学镜片上时，其高能量密度会导致镜片表面迅速升温，产生热应力。此外，由于激光的短脉冲特性，这种热应力会在极短的时间内产生并迅速传播到镜片内部。这种快速的加热和冷却过程可能导致镜片表面及内部的热力毁伤。
三、热力毁伤过程及机制
1. 表面毁伤：脉冲激光的直接照射导致镜片表面迅速升温，产生高温烧蚀和热应力裂纹。这些裂纹会破坏镜片的表面结构，降低其光学性能。
2. 内部毁伤：由于激光的快速加热和冷却过程，镜片内部会产生热应力，导致内部结构的破坏。这些破坏包括微裂纹、相变等，进一步影响镜片的光学性能。 3. 毁伤机制：热力毁伤的主要机制包括热传导、热膨胀和热应力。当激光能量密度达到一定程度时，这些机制会共同作用，导致镜片表面的烧蚀和内部结构的破坏。
四、对成像的影响
1. 光学性能下降：热力毁伤会导致镜片的光学性能下降，包括透光率降低、折射率变化等。这些变化直接影响镜片的成像质量。
2. 图像畸变：镜片内部的微裂纹和相变可能导致图像的畸变。这种畸变表现为图像的模糊、失真等，严重影响成像质量。
3. 分辨率降低：由于热力毁伤破坏了镜片的表面结构和内部结构，使得镜片的分辨率降低。这会导致图像的细节丢失，降低成像的清晰度。
五、结论与展望
本文研究了脉冲激光辐照光学镜片时的热力毁伤过程及其对成像的影响。研究表明，脉冲激光的高能量密度和短脉冲特性会导致镜片表面的烧蚀和内部结构的破坏，从而影响其光学性能和成像质量。未来研究方向包括进一步研究如何降低脉冲激光对光学镜片的热力毁伤，以及如何通过优化镜片材料和结构来提高其抗激光损伤能力。此外，还可以研究如何通过后处理技术修复受损的镜片，以恢复其光学性能和成像质量。
应用于短脉冲激光加工的自动调焦系统
２０１０年第２９卷第５期 传感器与微系统（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ） １０５
应用于短脉冲激光加工的自动调焦系统
邬泳，傅星，周志远，刘春阳，孙凤鸣，胡小唐
（天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津３０００７２）
摘要：针对现有的纳秒脉冲激光微加工系统，设计了基于图像处理的自动调焦系统。从焦点检测的历 史背景出发，结合光学的成像原理，提出了以图像梯度为对焦评价函数的自动调焦技术。把此自动调焦系 统应用于原系统中，形成了以控制单元、激光器、机械结构和光路系统为主要组成部分的纳秒脉冲激光微 加工系统。通过对加工实验效果和对焦评价函数曲线的对比分析，证实了此调焦系统适用于短脉冲激光 加工，从而有效地提高了系统的加工精度和效率。 关键词：自动调焦；激光加工；图像梯度；图像处理 中图分类号：ＴＰ３９１．４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－９７８７（２０１０）０５－－０１０５－０４
Ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｈｏｒｔ ｐｕｌｓｅ ｌａｓｅｒ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ
ＷＵ Ｙｏｎｇ，ＦＵ Ｘｉｎｇ，ＺＨＯＵ Ｚｈｉ—ｙｕａｎ，ＬＩＵ Ｃｈｕｎ—ｙａｎｇ．ＳＵＮ Ｆｅｎｇ－ｍｉｎｇ，ＨＵ Ｘｉａｏ—ｔａｎｇ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ＰＩ ０ｎ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｅｄ ａｔ ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｌｌ ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｎａｎｏ－ｓｅｃｏｎｄ ｐｕｌｓｅ ｌａｓｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ，ｔｈｅ ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｄｏｐｔｓ ｉｍａｇｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ ａｓ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ａ ｎａｎｏ—ｓｅｃｏｎｄ ｐｕｌｓｅ ｌａｓｅｒ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍａｇｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔ ｃｏｎｆｉｒｍｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｌａｓｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ Ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ；ｌａｓｅｒ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ；ｉｍａｇｅ ｇｒａｄｉｅｎｔ；ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
激光脉冲作用的脉宽效应及其应用
激光脉冲作用的脉宽效应及其应用
激光脉冲是一种高能量、高强度的光束，其作用时间非常短暂，通常只有纳秒或皮秒级别。这种短暂的作用时间使得激光脉冲具有很多独特的特性，其中最重要的就是脉宽效应。
脉宽效应是指激光脉冲的作用时间对其作用效果的影响。通常情况下，激光脉冲的作用效果与其能量密度成正比，但是当脉冲宽度变得非常短的时候，其能量密度会变得非常高，从而导致一些非线性效应的出现。这些非线性效应包括光学击穿、光学非线性、光学相位调制等等。
光学击穿是指当激光脉冲的能量密度达到一定程度时，会导致介质中的电子被激发，从而形成等离子体。这种等离子体会导致介质的折射率发生变化，从而影响激光的传播。光学非线性是指当激光脉冲的能量密度非常高时，会导致介质的光学性质发生非线性变化，从而影响激光的传播和作用效果。光学相位调制是指当激光脉冲的能量密度非常高时，会导致介质的折射率发生变化，从而影响激光的相位。
脉宽效应不仅影响着激光的作用效果，还可以被应用于很多领域。例如，在激光加工中，脉宽效应可以被用来控制激光的作用深度和精度，从而实现高精度加工。在激光医学中，脉宽效应可以被用来控制激光的作用深度和作用时间，从而实现精准的治疗效果。在激光通信中，脉宽效应可以被用来控制激光的传输距离和传输速度，从而实现高速、高效的通信。
激光脉冲的脉宽效应是一种非常重要的现象，它不仅影响着激光的作用效果，还可以被应用于很多领域。随着激光技术的不断发展，脉宽效应的研究和应用将会越来越广泛。
短脉冲激光及应用
第３６卷 第１２期 ２００６年１２月 激光与红外 ＩＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．１２ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２００６
文章编号：１００１－５０７８（２００６）１２－０１１３６－０３
短脉冲激光及应用
方鸣岗 （华北光电技术研究所，北京１０００１５）
摘 要：文章简要介绍了短脉冲固体激光器的特点、性能及应用。探讨了短脉）中固体脉冲激光 技术在打孔、清洗和激光表面冲击强化领域中的应用；介绍了激光清洗在军用电子仪器、装备
及其它领域中的应用前景。 关键词：短脉冲；固体激光器；激光清洗
中图分类号：ＴＮ２４８．１；ＴＮ２４９ 文献标识码：Ａ
Ｓｈｏｒｔ Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ＦＡＮＧ Ｍｉｎｇ—ｇａｎｇ （Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏ—ｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ．ｃｈａｒａｃｔｅｒ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｈｏｒｔ ｐｕｌｓｅｄ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｌａｓｅｒ ８ｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｐｐｌｉｃａ－ ｔｉｏｎ ｓｉｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ．ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｂｙ ｓｈｏｒｔ ｐｕｌｓｅｄ ｌａｓｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｌａｓｅｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｈａｓ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ｉｎ ｍｉｌｉｔａｒｙ ｅｌｅｃｔｍｎｉｃ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｎ ｏｔｈｅｒ ｆｉｅｌｄｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｈｏｒｔ ｐｕｌｓｅｄ；ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｌａｓｅｒ；ｌａｓｅｒ ｃｌｅａｎｉｎｇ
１前肓 脉冲激光根据激光束空间和时间分布的不同，
可分为长脉冲（ｍｓ）、短脉冲（ｎｓ）和超短脉冲（ｆｓ、 ｐｓ）等。长脉冲激光在材料加工中被广泛地应用于
短脉冲激光在散射性介质中传输的时域有限元分析
第３６卷第２期 ２０１２年３月 燕山大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＹａｎｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．３６ ＮＯ．２ Ｍａｔ．２０１２ 文章编号：１００７—７９１Ｘ（２０１２）０２—０１６５ ０４
短脉冲激光在散射性介质中传输的时域有限元分析
王立强 ，赵智慧 ，
（１．燕山大学车辆与能源学院，河北秦皇岛０６６００４； 安巍 ，关雪梅
２．江苏省电力建设第一工程公司，江苏南京２１０００１）
摘 要：从瞬态辐射传输方程出发，利用最小二乘变分原理，发展了基于离散坐标形式辐射传输方程的最小二 乘有限元方法，并将其用于模拟短脉冲激光在二维散射性介质中的瞬态传输现象。首先简要介绍了求解瞬态辐 射传输方程的最小二乘有限元公式，然后以脉冲激光在生物介质中的应用为背景，考察了脉冲激光入射二维非 均匀散射性介质的情况，调查了不同位置处时域信号的演化规律，为短脉冲激光在生物医学领域中的应用研究 提供了有价值的参考数据。结果表明：对于局部短脉冲入射条件下的非均匀散射性介质，早期的时域反射信号 能够较多地反映出介质光学属性分布信息，而距离入射光源较远的测量位置，由于辐射信号经过了较长时间的 衰减，所包含的介质光学属性分布信息较少。
关键词：短脉冲激光：散射性介质；有限元分析
中图分类号：ＴＫ１２４ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００７－７９１Ｘ．２０１２．０２．０１４
０ 引言
近期，随着激光技术的快速发展，一批以超短 脉冲激光独特的光学、热学效应为基础的技术应用
不断涌现，如利用高能脉冲激光对金属的加工、利
用脉冲激光进行生物成像和组织热疗等技术。这些
应用的不断深入对脉冲激光在参与性介质中的传
输理论提出了新的挑战。通常情况下被忽略的瞬态 辐射效应在这些应用中必须被考虑［１－５］ｏ此外，短
脉冲激光与半透明介质的交互作用也成为一种可
以利用的分析检测手段，其实际应用也不仅仅局限
于生物医学中的无损伤诊断和治疗。实际上，时域