Damage threshold and focusability of mid-infrared free-electron laser pulses gated by a plasma mirror with nanosecond switching pulses
闪烁型自由电子激光（FEL）的脉冲训练结构的存在导致聚焦时固体靶的立即损伤。研究表明，采用等离子体镜对中红外自由电子激光脉冲进行选通，可以显著提高激光损伤阈值。虽然我们采用的开关脉冲具有纳秒的持续时间，这并不能保证干净的波前的选通FEL脉冲，高的可聚焦性是通过观察到的光谱展宽的一个因素2.1，当我们紧紧地聚焦到Ge板上的选通FEL脉冲实验证实。
2013-10-29 physics.optics
Phase field model of Coulomb explosion damage in solid induced by ultrashort laser
针对超短激光诱导固体非热损伤缺乏连续介质力学模型的问题，本研究提出基于Allen-Cahn动力学相场变量的模型，经数值模拟验证其有效性，可预测不同激光条件下的损伤形态，为超快激光加工优化提供工具。
2025-04-17 cond-mat.other physics.comp-ph physics.optics
A Fully Three-Dimensional Kinetic Particle-In-Cell Framework for Modeling Laser-Dielectric Interactions: Few-Cycle Pulse Damage
本研究修改开源PIC代码EPOCH构建全三维动力学框架，新增分子光电离等模型，经体二氧化硅实验基准验证后用于少周期脉冲激光损伤模拟，为电介质损伤机制研究提供新视角。
2025-02-19 physics.optics physics.plasm-ph
Damage threshold evaluation of thin metallic films exposed to femtosecond laser pulses: the role of material thickness
飞秒脉冲激光器的使用由于其能够促进在微米和纳米长度尺度上制造精确图案的能力而受到显著关注。有效的材料加工的一个关键问题是准确确定与激光峰值能量密度相关的损伤阈值，在该阈值下，在被照射的固体表面上发生最小的损伤。尽管以前的大量报道集中在评估导致损伤的激光条件上，但对尺寸与光学穿透深度相当的薄膜的光学和热响应的研究仍然是一个未探索的领域。在这份报告中，详细的理论分析的各种参数的影响，如光子能量和材料厚度对各种金属（金，银，铜，铝，镍，钛，铬，不锈钢）的损伤阈值进行了研究。一个多尺度的物理模型，相关的能量吸收，电子激发，弛豫过程和最小的表面改性，导致材料损伤的发病。理论模型与一些实验结果的令人满意的协议表明，损伤阈值评估方法可以代表一个系统的方法，设计高效的基于激光的制造系统和优化的处理结果，为各种应用。
2022-07-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Pulse-Duration Scaling of Ultrafast Laser-Induced Damage Threshold in Hybrid Gratings
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
利用动态时域有限差分模型结合线性和非线性吸收模型，研究混合多层介质光栅中超快激光诱导损伤阈值随脉冲宽度的变化，揭示材料带隙和光栅场分布的影响，为设计高损伤阈值光栅提供指导。
2026-06-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Coupling Efficiency and Laser-Induced Damage Threshold Characterization of an End-Capped Optical Fiber with a Sub-Nanosecond Pulsed Laser
University of Crete（克里特大学）；Foundation for Research and Technology Hellas（希腊研究与技术基金会）
实验测量了532 nm亚纳秒脉冲激光下保偏端帽光纤的耦合效率和损伤阈值，开发了自由空间耦合阵列解决低效问题，并观察到高功率密度下的损伤特性。
2026-06-28 physics.optics
Optical damage threshold of Au nanowires in strong femtosecond laser fields
超短，强烈的光脉冲允许在光学非线性制度的纳米材料的研究，可能导致光电子学，在千兆赫域中操作。这些非线性区域通常刚好在损伤阈值以下，因此需要仔细调整激光参数以避免材料的熔化和分解。因此，需要对纳米材料的损伤阈值进行详细的研究。我们目前的结果时，强烈的飞秒脉冲照射的金纳米线的损伤阈值。这些纳米线是用定向电化学纳米线组装（DENA）工艺以两种配置合成的：（1）W电极上的独立式Au纳米线和（2）附接到熔融二氧化硅载玻片的Au纳米线。在这两种情况下，线具有单晶结构。对于持续时间为108 fs和32 fs，在790 nm，重复频率为2 kHz的激光脉冲，我们发现，独立的纳米线熔化的强度接近3 TW/cm $^2$和7.5 TW/cm $^2$，分别。附着在二氧化硅载玻片上的Au纳米线在略高的强度下熔化，对于32 fs脉冲，刚好高于10 TW/cm $^2$。我们的结果可以解释与电子-声子相互作用模型，描述了吸收的激光能量和随后的热传导通过导线。
2013-12-13 physics.optics
Possibility of single biomolecular imaging with coherent amplification of weak scattering X-ray photons
由于弹性散射截面极小且损伤阈值较低，因此通过来自单个生物分子的相干X射线散射可获得的光子数相当少。即使有一个高的X射线通量的3 × 10至12光子每100纳米直径的斑点和超短脉冲的10 fs的驱动下，未来的X射线自由电子激光（X射线FEL），它已被预测，只有几个100光子将可通过散射从一个单一的溶菌酶分子。在本文中，我提出了一种新的方法：而不是直接观察从样品散射的光子，我们放大的散射波通过叠加一个强烈的相干参考泵浦波，并记录产生的干涉图案使用平面X射线探测器，类似于技术在全息术。使用纳米尺寸的金颗粒作为参考泵浦波源，我们可以在Single Shot成像中收集10到4 ~ 10到5个光子，其中来自单个生物分子的信号被放大并记录为2D衍射强度数据。为了恢复相位信息和重建图像，迭代相位恢复技术将是适用的。然而，如何精确地重建单个生物分子在埃级分辨率下的微弱图像是一个技术难题，而单个生物分子的强度远低于与之相连的亮金粒子，为了解决这个问题，本文提出了一种将参考泵浦光的迭代相位恢复与数字傅里叶变换全息术相结合的新方案。
2008-08-16 physics.bio-ph physics.optics
On the initiation of fiber fuse damage in high-power ytterbium-doped fiber lasers
光纤熔断效应可以自发发生并沿光纤传播，造成广泛的损伤，它威胁着所有涉及光纤的应用。本文提出了两个结果。首先，它确立了石英光纤中的光纤熔丝（IFF）的引发是由缺陷引起的吸收引起的。采用三维固体热传导模型，以缺陷诱导吸收为热源，首次模拟了IFF的临界温度和临界光功率。在这种方法中，可以唯一地确定的缺陷的形成能，这提供了关键的信息的化学原因，光纤熔断。其次，本文提出了一种光纤激光器工作温度的评估方法。推导了增益光纤工作温度的一般解析解。计算了976 nm激光二极管（LD）泵浦和1018 nm串联泵浦的10/130 μm掺镱光纤（YDF）放大器的放大结果。讨论了光纤熔丝可能带来的限制。
2022-06-12 physics.optics
Studies of Optical Damage in Photorefractive Single LiNbO3 Crystals using Imaging Polarimetry
实验研究了光折变材料LiNbO_3单晶的光损伤。用连续Ar激光（波长488 nm）聚焦到35？我的位置。利用成像偏振仪获得了诱导双折射图。展示了用于检测光折变材料中的激光诱导损伤的实验装置的有前途的资源。
2007-08-15 physics.gen-ph physics.optics
Single-Shot Multi-Stage Damage and Ablation of Silicon by Femtosecond Mid-infrared Laser Pulses
尽管超快激光材料加工在过去二十年中以惊人的速度发展，但大多数应用都是利用近红外或可见光波长的激光脉冲开发的。中红外（MIR）飞秒激光源的最新进展可能会为材料加工创造新的能力。这是因为，在这种处理所需的高强度下，波长调谐到更长的波长打开了通向激光-固体相互作用的特殊机制的路径。在这些条件下，由于$λ^2$标度，激光驱动的电子的有质动力能量可以显著超过光子能量、带隙和电子亲合势，并且可以主导地驱动吸收，导致超快激光-固体相互作用的传统概念的范式转变。高强度超快MIR激光与固体的不可逆相互作用是这方面的主要兴趣，但迄今为止还没有系统的研究。为了解决这个根本的差距，我们进行了详细的实验研究的高强度超快修改硅单飞秒MIR脉冲（$λ$ = 2.7 - 4.2 $μ$ m）。超快熔化，与硅氧化物表面层的相互作用，和烧蚀的氧化物和晶体表面的非原位特征在于扫描电子，原子力，和透射电子显微镜结合聚焦离子束研磨，电子衍射，和$μ$ -拉曼光谱。激光诱导损伤和烧蚀（LIDA）阈值作为激光波长的函数进行测量。传统的理论模型不能再现损伤阈值的波长标度。为了解决分歧，我们讨论了可能的新途径的能量沉积驱动的有质动力能量和场效应特性的MIR波长制度。
2019-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Wavelength dependence of laser-induced excitation dynamics in silicon
数值研究了激光波长对硅的载流子-声子动力学和损伤阈值的影响。利用三温模型（3 TM）研究了硅中激光激发动力学。我们分别考虑了电子、空穴和晶格温度的演化，并考虑了带隙重归一化对硅光学性质的影响。采用时域有限差分法模拟激光场。用3 TM计算的损伤阈值与实验结果吻合较好。我们的研究结果表明，带间激发，等离子体加热，和电子-声子弛豫过程的竞争定义了各种波长和脉冲宽度的损伤阈值。
2022-06-22 physics.app-ph physics.optics
Influence of Antireflection Si coatings on the Damage Threshold of fused silica upon irradiation with Mid-IR femtosecond laser pulses
本研究探究不同厚度Si增透膜对中红外飞秒脉冲辐照下熔融石英损伤阈值的影响，发现Si/SiO₂结构的反射、透射特性具厚度依赖性，可用于调节基底损伤阈值，为中红外增透涂层设计提供新路径。
2023-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Single molecule imaging with longer x-ray laser pulses
在过去的五年里，使用X射线激光脉冲的连续飞秒晶体学已发展成为一种强大的技术，用于从微米和亚微米尺寸的晶体中确定蛋白质分子的原子结构。这种成功的关键原因之一是“自选通”脉冲效应，由此X射线激光脉冲不需要跑过所有辐射损伤过程。相反，X射线引起的损伤在脉冲完成其通过样品之前终止布拉格衍射，就好像布拉格衍射是由相等强度的较短脉冲产生的一样。因此，连续飞秒晶体学不需要像曾经认为的那样用短至5- 10 fs的脉冲来执行，而是可以在持续时间为50- 100 fs的脉冲下成功。我们在这里表明，类似的门效应适用于单分子衍射相对于空间不相关的损伤过程，如电离和离子扩散。在衍射对比度的计算中，通过将平均结构的衍射与来自由于损伤（“损伤噪声”）引起的结构的统计波动的衍射分开计算，可以清楚地看到该效果。我们的研究结果表明，亚纳米单分子成像与30- 50飞秒脉冲，像那些在目前运行的设施，还不应该被排除在外。我们提出的理论开辟了新的实验途径来测量损伤对单颗粒衍射的影响，这是需要测试损伤模型和确定最佳成像条件。
2015-04-21 physics.optics
Nonlinear dynamics of femtosecond laser interaction with the central nervous system in zebrafish
本研究揭示了飞秒激光在斑马鱼中枢神经系统中两种空化损伤机制，并验证了荧光标记的作用，为无标记显微镜和精确局部损伤诱导提供了策略。
2024-11-03 physics.bio-ph physics.optics
Non-saturation intensity dependence of anisotropic third-order optical nonlinearity approaching the damage threshold in ZnSe and GaP
本文利用飞秒泵浦-探测研究ZnSe和GaP接近损伤阈值时各向异性三阶光学非线性的强度依赖，发现TBC和TPA的取向调制幅度随泵浦强度增大而增大，证明短相互作用长度下非线性效应在损伤阈值前保持非饱和。
2023-12-04 physics.optics
Direct observation of the reversible and irreversible processes in femtosecond laser-irradiated fused silica at the near-damage-threshold fluence
对于近100 fs，795 nm激光脉冲辐照的熔石英，基于波长简并泵浦-探测技术的瞬态透射光谱清晰地呈现出两个动力学过程，分别对应于激光光场的瞬时效应和自由电子动力学的延迟效应。可逆的，瞬时的过程起源于三阶非线性光学响应（特别是光学克尔效应）归因于虚光场电离（VOFI），显着有助于非线性光学偏振与能量交换恢复。而不可逆的延迟过程源于初始实光场电离（ROFI）和随后的碰撞电离（II）产生的自由电子等离子体效应，负责能量耗散和光学击穿。飞秒波长简并泵浦探测光谱技术可以同时探测熔石英强场非线性极化和电离过程中的VOFI、ROFI和II，并提供灵活的方法来区分不同的机制。对于近100-fs的脉冲，我们的结果证实，II提供了一个典型的延迟时间约300 fs是负责熔融石英的光学击穿。
2018-12-14 physics.optics
Influence of Inter-Pulse Delay and Geometric Constraints on Damage and Optical Characteristics in thin Metal Targets Irradiated by Double Ultrashort Laser Pulses
Institute of Electronic Structure and Laser (IESL), Foundation for Research and Technology (FORTH)（电子结构与激光研究所，研究与技术基金会）
本文研究双超短激光脉冲对薄金属靶损伤和光学特性的影响，通过理论分析探讨脉冲间隔和几何约束对激光诱导损伤阈值的影响，为激光微加工和纳米制造提供理论基础。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ionization dynamics and damage conditions for transparent materials irradiated with Mid-Infrared femtosecond pulses
在透明材料的中红外光谱区域使用超短激光源旨在为激光图案化开辟新的途径，并在光学和光子学中获得大量令人兴奋的应用。为了阐明材料响应中红外激光源的照射，长波长飞秒脉冲与电介质材料的相互作用的一致性分析。的脉冲持续时间的影响，特别是，强调对指定的激光参数的光电离和碰撞电离是重要的。使用脉冲在2.2妈妈，3.2妈妈和5妈妈的模拟结果进行说明的最佳条件的发生有关的光学击穿的固体上的损伤的发病。结果预测，在所有激光波长下，损伤阈值为~ $τ_p^α$（0.31< $α$ <0.37）。考虑到诱导激发能级对表面等离子体激元（SP）激发的显著影响（SP是形成垂直于激光偏振方向的激光诱导周期结构（LIPSS）的原因），还讨论了在这一尚未探索的光谱区域中产生的电子密度与SP和SP激发阈值（~ $τ_p^β$，0.33< $β$ <0.39）的相关性。结果预计将允许一种新的表面图案化的方法与先进的应用程序的强中红外脉冲。
2023-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
SWCNT@BNNT with 1D van der Waals Heterostructure with a High Optical Damage Threshold for Laser Mode-locking
单壁碳纳米管包裹亚硝酸硼纳米管（SWCNT@BNNT）是一种具有一维范德华（1D-vdW）异质结构的新型纳米材料。在本文中，我们证明了单壁碳纳米管@BNNT具有增强的光功率耐受性相比，原始的单壁碳纳米管，同时表现出光学饱和吸收特性。在13 kW/cm 2的光功率强度下，发现SWCNT@BNNT的寿命比SWCNT长2，270倍，吸光度下降1%。利用SWCNT@BNNT作为可饱和吸收体，实现了1GHz高重复频率的短腔锁模激光器。我们已经表明，制造具有1D-vdW异质结构的纳米材料的技术可以修改和增强封装的纳米材料的光学性质。
2020-11-10 physics.optics
Diamond Mirrors for High-Power Lasers
高功率激光器具有许多科学和工业应用。一些关键领域包括制造业中的激光切割和焊接、聚变反应堆或国防应用中的定向能、医学中的激光手术以及半导体行业中的先进光刻技术。这些应用需要光学部件，特别是反射镜，其承受高的光功率以将光从激光器引导到目标。通常，反射镜由不同折射率和厚度的多层涂层组成。在高功率下，这些层中的缺陷导致光的吸收，从而导致热应力和对反射镜的永久损坏。在这里，我们设计，模拟，制造和演示单片和高反射介质镜，在高激光功率下工作而不损坏。这些镜子是通过在单晶金刚石表面蚀刻纳米结构来实现的，单晶金刚石是一种具有特殊光学和热性能的材料。我们测量的反射率大于98%，并证明使用10千瓦的连续波激光在1070 nm，强度高达4.6 MW/cm 2的无损伤操作。相比之下，在这些激光功率，我们观察到损坏的光学涂层的基础上的标准介质镜。我们的研究结果开创了一种新的宽带光学类别，可在极端条件下工作。
2021-03-03 physics.app-ph physics.optics
Dual-wavelength femtosecond laser-induced low-fluence single-shot damage and ablation of silicon
本研究探究1030nm与515nm飞秒脉冲对硅的双波长烧蚀机制，发现低注量下短波长脉冲先作用、30-100ps长延迟时烧蚀效率更高，源于热液层膨胀降低表面反射率，为能量沉积调控提供支撑。
2024-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Control of the damage threshold of Si via a SiO2 coating upon irradiation with Mid-IR femtosecond laser pulses
本文建立理论模型研究中红外飞秒脉冲激发 SiO2/Si 两层结构，证明通过调节 SiO2 膜厚可控制硅的超快响应与损伤阈值，且阈值最高可降低27%。
2024-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Asymmetric four-grating compressor for ultrafast high power lasers
由于光学元件的尺寸和损伤阈值受到限制，激光对光学元件的损伤限制了拍瓦（PW）激光器峰值功率的提高和运行安全。脉冲压缩器中的衍射光栅一直是脉宽激光器中最短的板条，因此制作高质量的米级光栅仍然是一个挑战。本文提出了一种用于PW激光器的非对称四光栅压缩器（AFGC），与传统的对称结构Treacy四光栅压缩器（TFGC）相比，在不增加光学元件和不增加额外控制的情况下，提高了PW激光器的最大输出脉冲能量和运行安全性。在AFGC中，可以在输出激光束中引入适当的空间色散，这能够减小输出光束在最终光栅上的激光空间强度调制（LSIM）。引入的空间色散可以通过使用时空聚焦技术在焦平面处自动补偿。基于这种简单的AFGC设计，不仅可以降低最终光栅的损坏风险，而且理论上最大输出脉冲能量可以提高约1.8倍。作为一个例子，100 PW的输出功率理论上可以通过使用AFGC与输入光束尺寸为550*700 mm 2。
2021-05-11 physics.optics
Ultrashort 30-fs laser photoablation for high-precision and damage-free diamond machining
本研究采用30飞秒激光开展金刚石光蚀加工，通过调控剂量、能量密度与脉冲数参数，实现了无热损伤、无石墨化的超高精度加工，为量子材料与先进刀具领域的金刚石加工提供了可行方案。
2025-02-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
How Does Incubation Affect Laser Material Processing?
本文探讨了孵育效应在激光材料加工中的影响，分析了阈值能量与脉冲数的关系，并介绍了多种物理和化学机制及其数学模型。
2025-12-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Effect of intense, ultrashort laser pulses on DNA plasmids in their native state: strand breakages induced by {\it in-situ} electrons and radicals
在暴露于强度为1-12 TW cm $^{-2}$的超短激光脉冲（820 nm波长，45 fs脉冲持续时间，1 kHz重复率）产生的强场的水性介质中，DNA质粒pBR 322和pUC 19中诱导单链断裂。强场产生{ \it in situ}电子和自由基，其诱导超螺旋DNA转化为松弛DNA，其程度被量化。引入电子和自由基清除剂抑制DNA损伤;结果表明，OH自由基是DNA损伤的主要（但不是唯一）原因。
2011-02-15 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.med-ph
Molecular imaging with X-ray free electron lasers: dream or reality?
X射线自由电子激光（XFEL）是一种革命性的光子源，其超短、明亮的脉冲有望使单分子衍射实验提供原子长度尺度上的结构信息。然而，这一最终目标目前受到几个具有挑战性的问题的阻碍，这些问题基本上涉及样品损伤、库仑爆炸和非线性的作用。通过采用原始的\emph{ab-initio}的方法，以及并行计算的特殊资源，我们解决这些问题，显示准确的XFEL为基础的单分子成像将只可能与超短脉冲的飞秒的一半，由于显着的辐射损伤和形成的首选多孤子集群重塑的整体电子密度的分子系统在飞秒尺度。
2010-09-29 nlin.PS physics.optics
Broadband optical power limiter metalens
近年来，从直接激光加工、光检测、医学和照明等不同应用中，对高功率激光的需求引起了极大的兴趣。然而，具有高强度的高功率激光给具有低阈值损伤的光学探测器和成像系统带来了根本性的问题，这些问题仍然需要可靠的解决方案。在这里，我们报告并数值演示了一个混合系统，该系统协同结合了宽带光功率限制器，其在开状态（70 ° C）和关状态（25 ° C）之间的透射率差约为62.5%，以及从1534 nm到1664 nm的衍射受限宽带超透镜。这样的超透镜功率限制器可以用于在到检测器的光路中需要中间焦平面以免受暴露于高强度激光的损坏的任何系统中。
2021-01-04 physics.optics
Optical, vibrational, thermal, electrical, damage and phase-matching properties of lithium thioindate
硫代铟酸锂（LiInS $_{2}$）是一种新型的硫系双轴非线性材料，其透光范围为0.4 ~ 12 $μ$ m，已成功地生长出大尺寸和良好的光学质量。我们报告了与激光和非线性光学应用有关的新的物理性质。相对于AgGaS（e）$_2$三元黄铜矿材料，LiInS $_{2}$显示出接近各向同性的热膨胀行为、与高光学损伤阈值相关联的5倍大的热导率、以及允许从近IR到深中IR的直接高功率下变频的极低强度依赖性吸收。（5-11 $ μ$ m）的钛宝石激光源。
2004-10-28 physics.optics
Transmission IR Microscopy for the Quantitation of Biomolecular Mass In Live Cells
本文提出溶剂吸收补偿红外显微术（SAC-IR），通过预补偿水的红外吸收实现活细胞中蛋白质、脂肪酸和核酸等生物分子的无标记绝对定量成像，并展示了在细胞分裂等阶段长达十二小时的单细胞质量变化监测。
2024-03-27 physics.optics q-bio.QM
Focusing Terawatt-Scale Lasers Using Holographic Gaseous Lenses
Stanford University（斯坦福大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）；LULI, CNRS, CEA, Sorbonne Université, École Polytechnique（LULI，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，索邦大学，巴黎综合理工学院）
该研究针对太瓦级激光的光学损伤问题，实验演示了抗损伤的全息气体透镜，可高效调控高能激光，为下一代超高功率激光器提供了新方案。
2026-08-07 physics.optics physics.plasm-ph
Photonic crystal laser-driven accelerator structures
激光驱动的加速技术有望显著提高加速梯度。然而，将真空中基于结构的加速的传统过程缩小到光学波长需要基本上不同种类的结构。我们要求光波导（1）由电介质材料构成，（2）具有波长量级的横向尺寸，以及（3）支持真空中具有光速相速度的模式。光子晶体--其电磁特性具有空间周期性的结构--可以满足这些要求。我们讨论了模拟的光子晶体加速器结构，并描述了它们的特性。我们从一类二维结构开始，用来说明设计考虑和权衡。然后，我们提出了一个三维结构，并描述其性能的加速梯度和效率。我们讨论粒子束动力学在这种结构中，展示了一种方法，用于保持光束局限于波导。我们还讨论了材料和制造的考虑。由于加速梯度受到结构的光学损伤的限制，因此电介质的损伤阈值是一个关键参数。我们实验测量硅的皮秒脉冲在红外线的损伤阈值，并确定我们的结构是能够维持在1550 nm的300 MV/m的加速梯度。最后，我们讨论了制造这些结构使用常见的微加工技术的可能性。
2007-08-23 physics.acc-ph physics.optics
Imaging Studies of photodamage and self-healing in disperse orange 11 dye-doped PMMA
本文报道了分散橙11染料掺杂聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）聚合物激光损伤后自修复的光学成像研究。特别地，由线聚焦泵浦激光器制成的损伤轨迹的高空间对比度图像允许使用横向距离和泵浦强度分布之间的关系来测量作为燃烧剂量的函数的恢复率。损伤的人口的时间演变的结果，在强度无关的时间常数τ = 490 \pm 23分钟，与放大的自发发射的时间演变的独立测量。还观察到一个损伤阈值，高于该阈值，材料不能完全恢复。
2011-03-31 physics.optics
Gas Beam Dump and Power Meter for High Energy Lasers
Stanford University（斯坦福大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
该研究针对高能激光器，开发了基于臭氧哈特莱带吸收的气体束流 dump 与功率计，验证了臭氧吸收模型，实现了毫焦级脉冲能量的精确测量，证明气相吸收体可作为高损伤阈值、无碎屑的能量诊断平台。
2026-08-24 physics.optics physics.plasm-ph
Intense femtosecond photoexcitation of bulk and monolayer MoS2
研究了飞秒激光辐照对氧化硅上块状和单层MoS2薄膜的影响。光学，场发射扫描电子显微镜（FESEM）和拉曼显微镜被用来量化的损害。记录A1g和E2g1振动模式的强度作为照射脉冲数的函数。观察到的行为归因于激光诱导的键断裂和随后的原子去除由于电子激发。在800nm和1030nm脉冲激光辐照下，测定了单层膜和体膜的单脉冲光损伤阈值，并讨论了双光子和单光子吸收效应的作用。
2015-01-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dispersive Properties of Plasma Diffraction Gratings: Towards Plasma-Based Laser Pulse Compression
Stanford University（斯坦福大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
研究通过实验测量等离子体传输光栅的角色散、角带宽和衍射角，证实其色散和衍射特性与光学理论一致，为等离子体光栅压缩器设计提供可能方案，指向皮瓦至艾瓦峰值功率紧凑激光器的发展路径。
2026-04-29 physics.optics physics.plasm-ph
Sensitive optical coating defect detection via second harmonic generation
本研究提出将二次谐波产生（SHG）用于光学薄膜缺陷检测，经Si₃N₄薄膜实验验证，该方法比常用诊断技术灵敏度更高，可通过调节入射角和偏振增强特征检测，是中心对称薄膜激光损伤早期诊断的理想工具。
2024-12-11 physics.app-ph physics.optics
Experimental Scaling of Diffraction Efficiency in Laser-Induced Plasma Gratings
Princeton University（普林斯顿大学）；Stanford University（斯坦福大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
研究通过空间结构化离子化在干涉场中形成等离子体-中性分子光栅，实现高强度超短脉冲的高效衍射，展示出高损伤阈值和可扩展性。
2026-04-30 physics.optics
Optical funnel to guide and focus virus particles for X-ray laser imaging
在包括气溶胶形态学、纳米液滴物理学、纳米光学力学和生物分子物理学在内的许多研究中，都遇到了在气体或近真空环境中精确操纵纳米颗粒的需要。光泳力，即粒子和周围气体之间的动量交换是由可见光引起的，最近被证明是一种在空气中捕获和操纵纳米粒子的强大手段。我们以前提出了一个电泳的“光学漏斗”的概念，用于生物颗粒的X射线自由电子激光（XFEL）光束的焦点，飞秒X射线衍射成像。在这里，我们描述了一个高纵横比的光学漏斗的形成，并提供了这个概念的第一个实验演示，通过横向压缩和集中的高速光束的气溶胶化的病毒在低压环境中的三个因素。这些结果为提高XFEL成像实验以及其他形式的成像和光谱学的样品传输效率铺平了道路。
2021-02-08 physics.ao-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Radiation-damage-free ghost diffraction with atomic resolution
X射线自由电子激光（XFEL）可以对辐射敏感度太高的蛋白质晶体或单分子进行衍射结构测定。然而，电子形状因子可能已被修改，在超短X射线脉冲由于光电离和电子级联引起的强X射线脉冲。对于一般的X射线成像技术，最小化辐射损伤效应是主要关注的问题，以确保结构的忠实重建。在这里，我们表明，辐射损伤的自由衍射可以实现原子的空间分辨率，通过使用X射线参量下转换（XPDC），和双色双光子鬼衍射。我们说明，衍射图案的形成满足类似于布拉格方程的条件，与分辨率，可以作为精细的晶格长度尺度的几埃。由于样品被低能量的可见光子照射，因此它们可以免于辐射损伤。
2017-01-27 physics.optics quant-ph
Effect of intense, ultrashort laser pulses on DNA plasmids in their native state: strand breakages induced by {\it in-situ} electrons
在水介质中，通过强度为1 - 12 TW cm $^{-2}$的强超短激光脉冲（820 nm波长，45 fs脉冲持续时间，1 kHz重复率）在DNA质粒pBR 322和pUC 19中诱导单链断裂。强激光辐射产生{\it in situ}电子，其诱导超螺旋DNA转化为松弛DNA。电子介导的DNA结构的松弛的程度是量化的。电子和自由基清除剂的引入抑制DNA损伤。
2010-06-02 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Quantum attomicroscopy: imaging quantum chemistry in action
University of Arizona（亚利桑那大学）
本文提出量子阿托显微镜（Q-attomicroscope）概念，通过阿秒分辨的高阶从头算模拟研究DNA碱基对中的激光驱动电荷动力学，实现亚飞秒时间分辨和亚纳米空间精度的量子化学反应成像。
2025-12-27 physics.chem-ph physics.optics
Chromatin Laser Imaging Reveals Abnormal Nuclear Changes for Early Cancer Detection
我们开发并应用快速扫描激光发射显微镜来检测细胞核的异常变化，用于癌症和癌症前兆的早期诊断。染色质的调节对遗传发育和正常细胞功能至关重要，而异常的核变化可能导致许多疾病，特别是癌症。在比肿瘤发展更早的阶段检测明显正常组织中的异常变化的能力对于癌症预防至关重要。在这里，我们报告使用LEM分析结肠癌的风险小鼠的结肠组织通过检测前息肉核异常。通过对染色质的激光发射进行成像，我们发现，尽管在立体镜下没有可观察到的病变、息肉或肿瘤，但高脂肪小鼠的激光阈值明显低于低脂肪小鼠。事实上，低激光阈值与腺瘤非常相似，是由异常细胞增殖和染色质失调引起的，可能导致癌症。我们的研究结果表明，传统的方法，如结肠镜检查，可能不足以揭示隐藏或早期肿瘤的发展。我们设想，这项工作将提供新的见解LEM的早期肿瘤检测在临床诊断和基础生物学和生物医学研究的染色质变化在生物分子水平的癌症发展。
2018-07-19 physics.bio-ph physics.optics q-bio.QM
Application of light diffraction theory to qualify the downstream light field modulation property of mitigated KDP crystals
微铣削可以有效去除KDP（磷酸二氢钾）表面的激光损伤位点，进而提高构件的抗激光损伤能力。然而，修复的KDP表面可能会导致光传播湍流和下游光增强，具有损坏下游光学器件的潜在风险。为了分析KDP晶体上高斯型缓蚀凹坑对下游光场的调制，基于角谱理论和高斯修复轮廓线建立了下游光场衍射的计算模型。结果表明，修复表面引起的相位偏移在KDP后表面附近产生了较大的光场调制。整个下游光场产生的调制大于幅度变化引起的调制。因此，出射光的相位特性可以作为未来研究减缓轮廓引起的下游光场调制的重要研究课题。实验结果与仿真结果吻合较好，验证了所建立的下游光衍射模型的有效性。出射光的相位特性被提出作为KDP晶体修复中的评估工具。所建立的解析方法和数值离散算法也可用于高功率激光系统中其他光学元件的修复质量评定。
2020-08-23 physics.optics
Damage-free single-mode transmission of deep-UV light in hollow-core PCF
高光束质量和指向稳定性的紫外光传输是原子、分子和光学物理中许多实验所需要的。特别是，激光冷却和相干操纵捕获的离子与跃迁的紫外线需要稳定的，单模光传输。先前已经发现，通过二氧化硅实芯光纤传输280 nm的甚至约2 mW CW光在仅仅几个小时后由于光学损坏而导致传输降级。我们表明，光子晶体光纤的kagomé型可以用于有效的单模传输与可接受的损耗和弯曲灵敏度。即使在15 mW CW输入功率下工作>100小时后，也没有观察到透射率下降。此外，它示出，在捕获离子实验中的光纤的实施显着增加的相干时间的内部状态转移由于光束指向稳定性的增加。
2014-04-24 physics.optics
Frequency downshifting stair for ultra-intense femtosecond lasers through a plasma-photonics structure
Tsinghua University（清华大学）；National Key Laboratory of Plasma Physics, Laser Fusion Research Center, China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理国家重点实验室）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Shanghai Institute of Laser Plasma, China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）
本文提出了一种基于等离子体-光子结构的频率下移阶梯方案，实现超高强度飞秒激光的波长连续调谐和高效率转换。
2026-03-12 physics.optics physics.plasm-ph
Low-dispersion low-loss dielectric gratings for efficient ultrafast laser pulse compression at high average powers
我们已经开发出低色散（1480 l/mm），无共振，衍射光栅的介电材料耐飞秒激光损伤$(SiO_{2}/HfO_{2})$。用能制作对角线达1 m的光栅的设备制作了直径为14 cm的样品，在λ = 810 nm处的平均衍射效率为99.1%，均匀性为0.4%。这些光栅在面外几何结构中压缩30 fs脉冲的实现可以导致压缩器效率为~ 95%。测得的激光吸收比目前的超快拍瓦级压缩器光栅低500倍，这将使这些激光系统的平均功率处理能力大幅增加。
2018-11-06 physics.ins-det physics.optics
Learning to See Through Dazzle
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
针对激光眩视导致机器视觉失效的问题，本研究结合波前编码相位掩模与融合傅里叶特征的SGAN网络，实现强激光干扰下的高质量图像恢复，性能优于现有最优方法。
2024-03-04 cs.CV cs.GR cs.LG
Ghost Imaging at an XUV Free-Electron Laser
辐射损伤是X射线成像中最严重的分辨率限制因素之一，特别是与生物样品相关。规避这个问题的一种方法是利用量子成像中开发的基于相关性的方法。其中，存在重影成像（GI），其中图像由从未与样品相互作用的辐射形成。在这里，我们证明GI在XUV自由电子激光通过利用相关技术。我们讨论了实验挑战，最佳设置和关键成分，以最大限度地提高可实现的分辨率。
2018-11-16 physics.med-ph physics.optics
A Laser Phase Plate for Transmission Electron Microscopy
针对透射电镜低衬度问题，提出激光相位板，利用法布里-珀罗腔增强激光实现π/2相移，首次观测有质动力势相对论反转，并实现稳定无损耗成像与结构解析。
2024-03-15 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
