一、Refractive Index Change and Color Center Formation in LiYF_4 Crystal Induced by a Femtosecond Laser（论文文献综述）
吴雪峰,梅三林[1]（2021）在《飞秒激光加工机理及仿真研究进展》文中研究说明目前,微加工和精加工技术的迅速发展对微型化加工技术提出了更高的要求:将加工尺度提高到微米甚至纳米级,并且能够在材料内部实现三维立体微加工。飞秒激光可以突破衍射极限的限制,打破了加工极限,是当前先进制造技术的热点。本文综述了飞秒激光加工的发展历程和机理,并从库仑爆炸模型、微爆炸模型、色心模型以及双光子电离模型等方面对激光加工机理进行了阐述。对于飞秒激光的超快作用过程,仿真是分析加工机理、研究激光与材料作用过程的主要手段。分析了飞秒激光仿真所采用的双温模型、分子动力学模型及复合模型的特点及其适用范围,为飞秒激光加工的理论研究提供依据。最后指出了目前飞秒激光加工技术存在的问题,并对该技术的发展进行了展望。
吴佳明[2]（2021）在《飞秒激光直写BK7玻璃波导与定向耦合器的制备研究》文中指出随着5G技术的投入使用,通信领域已经成为二十一世纪以来发展最快的行业,集成光学作为研究光通信技术的综合学科一直以来被广泛关注。光波导是集成光学的基础元件之一,它是一种低折射率包裹高折射率核心的结构,利用光学全反射原理使光集中在微米量级的通道中传输。利用光波导这一基础结构,许多集成光子学器件得以实现,例如:分束器、光调制器、光放大器、定向耦合器等等。飞秒激光直写技术是如今制备光波导的主要方式之一,它是通过物镜将激光直接聚焦到体材料表面以下,移动材料下面的位移台使激光在样品内部完成扫描。聚焦的飞秒激光会使材料发生改性,通常产生永久性的折射率变化形成光波导结构。飞秒激光具有超短的脉冲宽度和极高的峰值功率,这种超短的脉冲使激光与材料的相互作用时间变得非常短,降低了热量扩散的效果达到“冷加工”,并且极高的峰值功率使激光在与材料相互作用时发生非线性的多光子吸收,突破衍射极限从而提高空间分辨率,实现对材料的亚微米、微米,甚至纳米级别的局域加工。此外,飞秒激光加工材料的光损伤阈值与材料自身的带隙宽度相关性较小,因此它可以对大部分透明电介质材料进行加工,包括有机聚合物、玻璃、晶体等等。最重要的是飞秒激光可以通过改变激光与材料的相对位置进行三维加工,这对高集成度光子学器件的制造有重要应用价值。玻璃是飞秒激光直写光波导最早尝试并成功的体材料,一直以来都是被广泛关注并研究。本文中使用的材料是BK7玻璃,它是一种软化点低,膨胀系数高,并且在可见光区域和近红外区域有很高透过率的低成本硼硅酸盐玻璃,通常被用来制备光学镜片。有一些研究人员已经通过飞秒激光直写的方法在BK7玻璃中制备出了低损耗波导,并且利用低损耗的光波导实现了三维Y分支结构。拉曼光谱作为一种无损伤的表征技术经常被用来研究飞秒激光辐照区域的改性原因。通常使用单色光对目标区域进行扫描,收集非弹性的散射光来分析原子或分子的振动及转动信息,从光谱上来看,我们对比观察改性区域和体材料未改性区域的拉曼特征峰强度、峰位置、峰宽度等信息来分析改性区域的结构变化。在玻璃材料中,有一些折射率变化的原因已经被发现,包括形成缺陷、键断裂再重组、致密化、离子交换等等,种种原因都是推测,因为其中的非线性相互作用是复杂的,很有可能是多种机制相结合的结果。定向耦合器是一种利用倏逝波耦合原理制备的光子学器件,如今作为基础元件大量应用于量子光学研究中。优良性能的定向耦合器对于结构参数的要求非常精准,因此飞秒激光直写制备定向耦合器是一种非常适合的方法。编写位移台的运行程序可以制备具有不同耦合间隔和相互作用距离的定向耦合器,通过改变两个通道相互作用距离,理论上可以实现任意比例分光效果。本论文的主要工作包括:使用1030 nm和515 nm两种波长的飞秒激光对BK7玻璃进行加工,通过分析高分辨率的微拉曼光谱对改性区域折射率变化的原因进行研究;分析了不同加工参数的飞秒激光对波导性能的影响,并制备出了低损耗的光波导;基于制备的低损耗光波导组成了定向耦合器结构,通过改变相互作用距离得到了不同分光比例的定向耦合器。本论文的主要研究工作及结果总结如下:本论文中使用的材料是BK7玻璃,利用1030nm和515nm两种波长的飞秒激光进行加工。经过1030 nm飞秒激光辐照的BK7样品出现了光波导结构,使用显微拉曼光谱采集系统对改性区域进行扫描,发现低波数特征峰在经过1030 nm飞秒激光辐照的区域有明显增强,说明该区域发生了重结晶现象,并且拉曼光谱的主峰在该区域发生红移,意味着经过飞秒激光辐照的损伤区域发生了膨胀,自聚焦引起的上下两处损伤区域同时膨胀对中间产生了挤压,这使得中间区域发生了致密化,根据弹光效应致密化通常会诱导折射率升高,因此形成了光波导结构。除此之外同样对515 nm飞秒激光辐照的样品进行了研究,发现515 nm飞秒激光会造成更严重的损伤。随后对1030nm飞秒激光加工的波导结构进行参数优化,通过改变脉冲能量和扫描速度研究了这两个实验参数对波导制备的影响,在脉冲能量为395 nJ,扫描速度为0.7 mm/s时制备出了传输损耗为0.96 dB/cm的低损耗光波导。最后基于低损耗光波导制备了定向耦合器,通过改变定向耦合器的相互作用距离实现了不同比例的分光,并将耦合比率随相互作用距离的变化进行拟合,所得到的拟合曲线与理论相吻合。
胡振[3]（2021）在《基于光致变色效应的钨磷酸盐玻璃发光可逆调控及其光存储应用研究》文中进行了进一步梳理透明玻璃被认为是三维光学信息存储和多级加密的重要介质。然而,用半导体蓝色激光代替高成本飞秒激光直接在透明玻璃内部书写三维图案仍然是一个挑战。此外,无机光致变色材料因其在全息存储和光学数据存储领域的潜在应用而受到人们的广泛关注,与光致变色薄膜和陶瓷相比,光致变色玻璃由于具有较高的透明性,使其更容易增加相同体积下的数据存储量。稀土离子掺杂的透明光致变色玻璃可以通过外部光场来调控其发光特性,进而拓展了发光玻璃的应用领域。因此,迫切需要开发光调控玻璃来实现三维光学信息存储应用。本文通过高温固相熔融法制备了稀土离子Eu3+掺杂的钨磷酸盐玻璃。探究了Sb2O3对玻璃透明度的影响,Sb2O3的加入稳定了W6+的价态,从而得到了透明的钨磷酸盐玻璃。在473nm激光照射下玻璃表现出光致变色效应,热刺激使其褪色,经过多次循环,表现出良好的可逆性。玻璃中W和Sb元素的价态变化,揭示了可逆变色机理。由于Eu3+的发光峰与光致变色玻璃的吸光度重叠,因此Eu3+的发光可以被蓝色玻璃宿主吸收,从而通过光致变色调控发光,并且实现68%的光致发光调控率。在此基础上,演示了复杂的信息模式在光调控玻璃中写入、读取和擦除,显示出可逆的三维光学数据存储能力。此外,可对写入透明玻璃任意三维空间的光学信息进行分层识别,展示了信息加密功能。该透明光调控玻璃对于拓展其在光电领域的新应用具有重要意义。为了进一步拓展发光调控的新应用,用同样的方法制备了稀土离子Er3+/Yb3+共掺杂的钨磷酸盐玻璃,实现了上转换发光模式。由于上转换是一个非线性的光学过程,它需要两个或更多的低能近红外光子通过多步能量转移产生一个更高的能量光子,具有较大的反斯托克斯位移。这一特性对于光敏材料在三维光存储设备中的应用具有特别的意义,它不仅提供了很高的三维空间分辨率,而且多光子吸收有效避免了新的光致变色反应,实现了远程控制和非破坏性发光读取。研究了该透明光致变色玻璃的可逆上转换发光特性,在473nm激光照射下,钨磷酸盐玻璃的颜色由淡黄色变为蓝色,热刺激使其脱色,并且光致变色效应可逆地调控其上转换发光。通过演示信息数据在透明玻璃中反复写入和擦除,并且上转换发光调控可以读出光学信息,展现了信息无损读出的新兴应用。
王华丰,孙轲,孙盛芝,邱建荣[4]（2020）在《飞秒激光诱导金刚石微纳结构及其应用(特邀)》文中进行了进一步梳理多年来,硅和锗一直被认为是合适制造探测器和集成光电器件的半导体材料。然而,与金刚石基器件相比,这种四价半导体的抗辐射损伤能力较差,而且在恶劣条件或高强光辐照下,器件的稳定性较差。近年来,金刚石因其优异的光学与力学性能,在集成光子学、传感和量子光学等领域展现了巨大的应用前景。利用激光诱导金刚石微纳结构为开发金刚石上的三维光互联器件、全碳探测器、石墨电阻以及单光子源的实现提供了一种有潜力的制备方法。阐述了飞秒激光诱导金刚石色心形成、石墨化和折射率变化的物理机制,在此基础上,进一步探究了飞秒激光诱导金刚石微纳结构在单光子源、传感器和光波导等方面的应用,并对未来发展趋势进行了展望。
尚小燕[5]（2020）在《光学元件激光诱导损伤的太赫兹波识别与特性研究》文中研究说明激光系统要达到更高能量的输出取决于所用光学元件的抗激光损伤能力,而这种能力的高低是由激光损伤阈值的准确测试来决定,测试中对光学元件的损伤进行识别是关键;太赫兹时域光谱技术是一种快速发展,新兴的无损检测技术,它可将样品在太赫兹波谱的振幅和相位同时提取,方便、快捷的计算出样品的折射率及吸收系数,从而实现对样品物理及化学特性的分析,已成为光学元件特性检测中很好的分析技术,基于此,本文将太赫兹时域光谱技术应用到激光诱导光学元件损伤的识别研究中,寻求一种激光诱导损伤判别的新方法,探究光学元件损伤后在太赫兹波段的光学特性变化。本研究主要内容包括:（1）利用透射式太赫兹时域光谱系统,对激光诱导熔石英玻璃、K9玻璃、Si片的未损伤区域及损伤区域进行测试,获得相应的太赫兹时域信号,经傅里叶变换,计算了太赫兹波段的光学参数,得到了太赫兹频域振幅,折射率及吸收系数,通过比较分析可知:利用太赫兹时域峰峰值,频域振幅的减小变化,吸收系数的增大变化,可实现对三种样品损伤的识别。利用该识别方法,按照国际标准ISO11254中的零损伤几率阈值计算法,对Si片的激光损伤阈值进行测试,结果为1.56J/cm2;为了验证该阈值的准确性,同时采用国际标准规定的显微镜识别法,测试了 Si片的损伤阈值,结果为1.45J/cm2,两种识别法的测试结果相近,表明利用太赫兹时域光谱技术识别Si片损伤的方法是可行有效。（2）将太赫兹时域光谱技术应用到Si基底上镀TiO2薄膜,LaTiO3薄膜,ITO薄膜的激光诱导损伤识别检测中,测试了三种薄膜样品在激光诱导下损伤与未损伤区域的太赫兹时域信号,基于薄膜光学参数的计算模型,获得了相应的太赫兹频域振幅、折射率及吸收系数;比较了三种薄膜损伤区域与未损伤区域的参数差异,发现可将太赫兹时域峰峰值,频域振幅的下降变化;基底未损伤时吸收系数的上升变化,作为TiO2薄膜及LaTiO3薄膜损伤的识别依据,将太赫兹时域峰峰值、频域振幅增大的变化,基底未损伤时吸收系数的减小变化,作为ITO薄膜损伤的识别依据;按照国际标准ISO11254中的零损伤几率阈值计算法,基于该识别依据,对TiO2薄膜、LaTiO3薄膜、ITO薄膜样品的激光损伤阈值进行测试,获得的损伤阈值分别为0.64J/cm2、0.56J/cm2、0.62J/cm2,该结果与基于国际标准显微镜法识别得到的阈值0.55J/cm2、0.53J/cm2、0.57J/cm2相比,数值接近,表明通过太赫兹时域光谱技术对三种薄膜样品的损伤进行识别,是切实可行的。（3）以逐渐增大激光能量密度的方式,诱导熔石英玻璃、K9玻璃、Si片及Si基底上镀的TiO2薄膜、LaTiO3薄膜、ITO薄膜损伤,采用透射式太赫兹时域光谱系统对损伤区域进行测试,以获得的太赫兹时域信号及傅里叶变换后的频域振幅为基础,研究损伤的变化规律。结果表明:随着激光辐照能量密度的增加,损伤区域的太赫兹时域峰峰值,频域振幅逐渐减小,损伤程度逐步加深;因此,可利用太赫兹时域峰峰值,频域振幅的减小幅度判断以上样品的损伤程度。（4）基于熔石英玻璃、K9玻璃、Si片及Si基底上镀的TiO2薄膜、LaTiO3薄膜、ITO薄膜损伤区域与未损伤区域的折射率及吸收系数,初步研究了样品损伤后折射率及吸收系数产生变化的原因,这是由于样品微观结构的变化所引起,结构中出现了断裂键,离子键带隙减小等变化。
孙轲,孙盛芝,邱建荣[6]（2020）在《玻璃基类介质光存储研究发展综述》文中研究说明人类社会信息技术的快速发展不仅使得信息传递更加快捷,同时也对信息数据的存储产生了巨大的需求。如何对呈指数化增加的数据进行高速可靠、低能耗、低成本的长期存储已成为信息社会继续发展亟需解决的难题。为此,介绍了以玻璃为存储介质的光存储技术的发展现状,总结了玻璃介质光存储的应用方案,并对以玻璃作为存储介质的光存储技术未来发展趋势进行了展望。
戎有英[7]（2019）在《金刚石色心单光子源的制备及其荧光寿命的高分辨测量》文中进行了进一步梳理一直以来金刚石都以其宝石的璀璨和光芒深受人们的喜爱,而让研究者们更加青睐的则是它优异的物理性质、稳定的化学性质以及其内部蕴含着的多种多样的缺陷。金刚石内部杂质原子和晶格空穴组成的点缺陷（即色心）因其室温下稳定的单光子发射、自旋易操控等性质,结合金刚石载体自身的高稳定性、耐强酸强碱性、生物兼容性等优势,在量子信息处理、量子传感、生物标记、高分辨成像等领域展现出巨大的应用价值。目前对性能优异的色心的制备及其性质的高分辨表征通常都需要高温或低温、高压或低压等复杂的环境,导致所需设备庞大繁杂。因此,本论文以研制室温和大气环境下金刚石色心单光子源的高效制备方法和时域高分辨测量手段为目标,探索金刚石中应用最为广泛的两类色心——带负电的氮空穴（NV-）色心和硅空穴（SiV-）色心的简便快速制备及其荧光寿命的高分辨测量,以进一步推动金刚石色心在量子探测、量子信息技术、生物医学等众多领域中的应用。本论文的主要研究内容分为以下三部分:第一,研究了飞秒激光技术增强近表面NV-色心的产生。在金刚石表面旋涂硅纳米球,使用飞秒激光直接辐照金刚石表面,在强激光场作用下硅纳米球的库伦爆炸被触发,导致一部分快速逸出的硅离子注入到金刚石内部而增强了空穴的产生,库伦爆炸引起的局部热效应使得空穴移动与氮原子结合从而形成更多的NV-色心。与不涂硅纳米球的辐照区域相比,涂硅纳米球区域产生的NV-色心密度最高可增强15.5倍。通过控制飞秒激光的功率和脉冲数还可控制产生NV-色心的密度,且利用该方案产生的NV-色心均靠近样品表面。第二,研究了利用飞秒激光技术高效快速制备优质的SiV-色心单光子源。基于飞秒激光引起的硅纳米球的库伦爆炸,本论文实现了室温大气环境下金刚石中SiV-色心的简便制备。金刚石样品经过850°C高温退火后,其内部的空穴移动与硅杂质结合形成单个、多个或团簇形式的SiV-色心。利用飞秒激光技术制备的单个SiV-色心发光稳定而明亮,且具有良好的偏振特性和较短的荧光寿命。同样,研究证明产生的SiV-色心均靠近金刚石样品的表面。这些实验结果均表明飞秒激光技术可作为高效制备SiV-色心的有力工具。第三,基于单光子频率上转换技术实现了室温下SiV-色心少光子荧光寿命的高分辨测量。搭建SiV-色心荧光频率上转换装置,使用脉宽为11 ps的窄脉冲泵浦光作为高分辨时间探针在时域上扫描SiV-色心的衰减荧光,通过测量上转换光强度随泵浦光和荧光之间延时的变化情况,重构出SiV-色心的荧光衰减曲线,以此得到SiV-色心精确的荧光寿命。考虑到泵浦光与荧光在晶体中的走离效应和泵浦光脉宽产生的影响,此测量体系的时间分辨率达到13 ps。
李妍[8]（2019）在《飞秒激光直写透明介质的研究》文中指出飞秒激光具有极短的脉冲宽度,使得聚焦后的飞秒激光脉冲峰值功率密度足够高,与材料作用产生非线性吸收,可以在透明介质表面或内部实现超越衍射极限的三维加工。近年来,飞秒激光直写技术迅速发展,它可以在透明介质表面和内部制备出各种微光学元件,很大程度上促进了集成光学的发展。本文研究了飞秒激光直写透明介质的超精细微加工工艺,分析了飞秒激光与透明介质相互作用的过程。本文主要内容包括以下两个部分:一、研究使用500k Hz重复频率的飞秒激光器作为加工光源,利用飞秒激光直写技术,分别通过线扫描和光栅扫描的方式诱导钠钙硅酸盐玻璃表面改性。分析了飞秒激光加工参数对改性区表面形貌的影响,在合适的加工参数下,可诱导出高空间频率周期性表面波纹微结构。通过光栅扫描的方式制备表面相位光栅,不仅制备了由激光改性区和未改性区构成的光栅,还制备了由纳米团簇和波纹结构构成的光栅,并分析了其动力学过程。通过验证不同参数下制备的表面相位光栅的衍射特性,发现扫描线间距影响纳米团簇和底部波纹结构之间的高低形貌,从而使得光栅的有效折射率差发生很大改变,对光栅的衍射效率有很大影响。除光栅的光学特性外,用太赫兹时域光谱仪测试了太赫兹波在经过光栅样品后透过率的变化,讨论样品的光栅周期对于太赫兹波偏振调制性能的影响。二、研究对于500k Hz重复频率的飞秒激光器,不同激光参数对透明介质表面以及内部诱导选择性化学腐蚀工艺的影响。首先讨论了单脉冲能量对钠钙硅酸盐玻璃表面腐蚀形貌的影响,分析激光改性区选择性化学腐蚀后的线宽、深度与单脉冲能量的关系,讨论腐蚀后样品表面形貌随脉冲能量的变化,为在材料表面制造出光滑的微通道提供参考数据。然后讨论了激光偏振态、单脉冲能量及扫描速度这些加工参数对熔石英内部改性区选择性化学腐蚀速率的影响。测量飞秒激光改性区的偏光显微照片和腐蚀后刻蚀通道的长度,分析诱导选择性化学腐蚀的成因。对于500k Hz的飞秒激光器来说,研究影响腐蚀速率的主要因素,从而有效提高整个飞秒激光诱导选择性化学腐蚀工艺的工艺效率。
罗慧慧[9]（2019）在《基于宽禁带半导体点缺陷的飞秒激光加工及表征基础研究》文中认为随着锁模技术和啁啾激光脉冲放大技术的不断发展,飞秒激光这一奇特的光束走入人类社会,为人类探索自然规律,发展人类技术文明开辟了新的道路。利用光与物质的相互作用成为人类探索微观物质结构及运动规律的重要手段。目前,飞秒激光加工及光谱检测技术开始被用于新型宽禁带半导体材料中点缺陷的加工和表征研究,尤其是在以金刚石和碳化硅等第三代新型宽禁带半导体材料为基础的固态自旋量子点的制备和表征技术研究中应用最为广泛。本文以宽禁带半导体材料金刚石中的氮空位（Nitrogen Vacancy,NV）色心缺陷在量子信息技术、超分辨成像、高灵敏度探测中的应用为背景,基于激光加工及检测技术对飞秒激光制备金刚石NV色心的加工工艺进行了基础性研究,利用双光子荧光成像和荧光光谱对NV色心进行表征分析。最后,基于荧光检测原理对4H-SiC材料中发光点缺陷进行了研究。本文主要研究内容如下:首先,介绍了新型宽禁带半导体材料金刚石及金刚石中的NV色心,调研了NV色心的制备方法和荧光特性研究现状。在此基础上,对飞秒激光及其加工半导体材料的机理进行了研究,分析了影响飞秒激光加工的关键光学参数;并根据光致发光及双光子激发原理,对双光子荧光成像技术展开了分析。其次,开展了飞秒激光制备金刚石NV色心的实验研究,对飞秒激光加工过程中的几个关键光学参数进行调控并针对不同类型的金刚石进行了加工,结合酸洗和退火等处理实现了NV色心制备。基于不同的表征测试原理和方法,尤其是双光子荧光成像和光谱检测,研究分析了各个工艺环节前后样品中NV色心的生成和分布情况,建立了NV色心产生模型,论证了飞秒激光加工制备金刚石NV色心的可行性和效果。最后,在金刚石NV色心荧光表征研究基础上,针对不同的光学参数对Fraunhofer IISB的UVPL tool作了性能评估,对4H-SiC基底和CVD生长外延层中的发光点缺陷进行了荧光光谱表征。分析了不同离子注入和加工处理条件下,4H-SiC样品的荧光光谱结果,为SiC器件制备的过程控制提供参考。
梁传灿[10]（2019）在《基于光纤模式干涉的轨道角动量产生机理及实验研究》文中研究表明随着万物互联、大数据、云计算、虚拟现实等宽带消耗型业务呈现井喷式发展,现有光纤通信系统在传输容量方面面临巨大压力和挑战。目前通信系统几乎将幅度、频率/波长、相位、偏振态、时间等光波维度资源开发殆尽,其传输容量已逐渐逼近非线性香农极限,迫切需要寻找提高通信容量的新型复用方式。轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）模式由于能在空间维度进行光通信传输容量扩容,因此得到人们的广泛关注,其中产生稳定的OAM模式是一大研究热点。与在自由空间中产生OAM模式相比,直接在光纤中产生OAM模式具有插入损耗低、系统集成度高、稳定性好等优点。基于此,本文提出一种基于少模光纤模式干涉产生OAM模式的方法,主要研究内容如下:（1）提出了一种基于少模光纤模式干涉产生轨道角动量的方法,分析了光纤内产生OAM模式的机理,详细阐述了少模光纤引入微扰波导产生模式干涉的原理,并通过有限元法、光束传输法等方式研究了微扰波导长度、波导间距、偏芯距离等参数对干涉光谱对比度、自由光谱范围、模式转换效率的影响,为后续的微扰波导刻写以及器件的光谱特性分析提供了理论指导。（2）利用飞秒激光在两模光纤中引入微扰波导制备了模式干涉器件。实验中,首先从光纤夹持、透镜聚焦、光纤校直、成像系统和功率校正等方面对飞秒激光微加工系统进行设计、改装和优化;然后在单模光纤中研究了加工能量、波导长度、刻写速度以及偏芯距离等参数对波导传输损耗的影响,形成了较为完善的波导刻写工艺;最后通过在两模光纤中间隔一定距离写制两个微扰波导制备了全光纤模式干涉仪,其波导长度为450μm,偏芯距离为3.8μm,插入损耗为1.3dB,干涉光谱谐振峰深度达到22dB。此外,通过制备不同波导间距的模式干涉器件,研究了波导间距与自由光谱范围的关系。（3）利用上述模式干涉器件实现了OAM模式的产生,并采用空间干涉法对OAM模式的光强分布、螺旋相位进行了检测。中空的能量分布场以及与平面高斯光束或球面高斯光束干涉形成的“叉形”或螺旋图案均表明利用光纤模式干涉能够在谐振波长处成功地将左旋或右旋圆偏振的HE11模式转变成拓扑荷数为±1的轨道角动量模式。
二、Refractive Index Change and Color Center Formation in LiYF_4 Crystal Induced by a Femtosecond Laser（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Refractive Index Change and Color Center Formation in LiYF_4 Crystal Induced by a Femtosecond Laser（论文提纲范文）
（1）飞秒激光加工机理及仿真研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 加工机理 |
| 3 飞秒激光仿真模型 |
| 3.1 双温模型 |
| 3.2 分子动力学模型 |
| 3.3 复合模型 |
| 3.3.1 双温模型-分子动力学 |
| 3.3.2 分子动力学-材料点法 |
| 4 结束语 |
（2）飞秒激光直写BK7玻璃波导与定向耦合器的制备研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 参考文献 |
| 第二章 基本理论及实验方法 |
| 2.1 飞秒激光直写技术 |
| 2.2 光波导表征技术 |
| 2.3 定向耦合器原理介绍 |
| 参考文献 |
| 第三章 实验结果与分析 |
| 3.1 1030nm和515nm飞秒激光对BK7玻璃改性的拉曼光谱分析 |
| 3.1.1 飞秒激光加工的实验步骤 |
| 3.1.2 两种波长飞秒激光加工BK7玻璃的实验结果对比与分析 |
| 3.1.3 本节工作总结 |
| 3.2 1030 nm飞秒激光直写低损耗BK7光波导 |
| 3.2.1 飞秒激光直写BK7玻璃光波导的实验步骤 |
| 3.2.2 脉冲能量与扫描速度对光波导制备的影响 |
| 3.2.3 本节工作总结 |
| 3.3 定向耦合器的制备研究 |
| 3.3.1 定向耦合器制备的实验步骤 |
| 3.3.2 实验结果与分析 |
| 3.3.3 本节工作总结 |
| 参考文献 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 工作总结 |
| 4.2 主要创新点 |
| 4.3 未来工作展望 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）基于光致变色效应的钨磷酸盐玻璃发光可逆调控及其光存储应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 稀土发光材料 |
| 1.2.1 发光材料 |
| 1.2.2 稀土发光中心 |
| 1.2.3 发光调控 |
| 1.3 光致变色材料 |
| 1.3.1 光致变色材料的分类 |
| 1.3.2 光致变色机理 |
| 1.3.3 国内外研究进展 |
| 1.4 存储介质 |
| 1.4.1 信息存储意义及现状 |
| 1.4.2 存储方式及其发展 |
| 1.4.3 光存储介质 |
| 1.4.4 玻璃介质光存储发展 |
| 1.4.5 蓝光直写优势 |
| 1.5 本工作的研究意义及内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 实验的原料和使用的仪器设备 |
| 2.2 稀土离子掺杂的钨磷酸盐玻璃制备过程 |
| 2.2.1 Eu~(3+),Dy~(3+)掺杂的钨磷酸盐玻璃的制备过程 |
| 2.2.2 Yb~(3+),Er~(3+)共掺杂的钨磷酸盐玻璃的制备过程 |
| 2.3 在玻璃中可逆书写和擦除光学信息 |
| 2.4 样品的测试与表征 |
| 第三章 基于光致变色效应的Eu~(3+)掺杂的钨磷酸盐玻璃发光可逆调控及其光存储应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 Sb_2O_3对玻璃透明度和发光性能的影响 |
| 3.2.2 可逆的光致变色及其发光调控 |
| 3.2.3 可逆的光致变色机理 |
| 3.2.4 发光调控机制 |
| 3.3 三维光数据存储和信息加密应用演示 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于光致变色效应的Yb~(3+)、Er~(3+)共掺钨磷酸盐玻璃上转换发光可逆调控及其无损读出研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 Yb~(3+)、Er~(3+)掺杂浓度及其上转换发光的研究 |
| 4.2.2 Yb~(3+)、Er~(3+)共掺杂钨磷酸盐玻璃的可逆光致变色效应及其机理 |
| 4.2.3 基于光致变色效应的可逆上转换发光调控及其机理 |
| 4.3 光致变色调控上转换发光玻璃的光存储应用及其无损读出 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 本工作的创新点及优势 |
| 5.3 本工作的不足及未来研究方向 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A:攻读硕士学位期间发表论文 |
（5）光学元件激光诱导损伤的太赫兹波识别与特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光学元件激光诱导损伤识别方法 |
| 1.2.2 太赫兹技术在缺陷检测中的应用 |
| 1.2.3 太赫兹时域光谱技术在光学元件检测中的应用 |
| 1.3 本论文章节安排 |
| 2 光学元件的激光诱导损伤 |
| 2.1 激光损伤的定义 |
| 2.2 激光诱导损伤阈值的计算 |
| 2.2.1 激光对光学元件的作用形式 |
| 2.2.2 激光诱导损伤阈值的计算 |
| 2.3 激光损伤机理 |
| 2.3.1 热力耦合损伤 |
| 2.3.2 雪崩电离与多光子吸收损伤机制 |
| 2.3.3 缺陷损伤机制 |
| 2.3.4 自聚焦效应损伤 |
| 2.4 激光参数及光学元件特性对激光诱导损伤的影响 |
| 2.4.1 激光参数对激光诱导损伤的影响 |
| 2.4.2 光学元件特性对激光诱导损伤的影响 |
| 2.5 激光诱导损伤测试系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 光学元件损伤的太赫兹波检测原理与方法 |
| 3.1 太赫兹波的产生及探测 |
| 3.1.1 太赫兹波的产生 |
| 3.1.2 太赫兹波的探测 |
| 3.2 透射式太赫兹时域光谱系统 |
| 3.3 单一材料的光学参数提取 |
| 3.4 薄膜材料光学参数的提取 |
| 3.5 光学参数提取的软件实现 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 光学基底材料激光诱导损伤的太赫兹波识别研究 |
| 4.1 常用的光学基底元件 |
| 4.1.1 熔石英玻璃 |
| 4.1.2 K9玻璃 |
| 4.1.3 硅片 |
| 4.2 光学基底的激光诱导损伤样品制备 |
| 4.2.1 熔石英玻璃的激光诱导损伤 |
| 4.2.2 K9玻璃的激光诱导损伤 |
| 4.2.3 硅片的激光诱导损伤 |
| 4.3 样品透射式太赫兹时域检测实验及数据分析 |
| 4.3.1 熔石英玻璃的太赫兹时域检测实验及数据分析 |
| 4.3.2 K9玻璃的太赫兹时域检测实验及数据分析 |
| 4.3.3 硅片的太赫兹时域检测实验及数据分析 |
| 4.4 样品太赫兹波段光学参数提取与特性分析 |
| 4.4.1 熔石英玻璃的光学参数提取与特性分析 |
| 4.4.2 K9玻璃的光学参数提取与特性分析 |
| 4.4.3 硅片的光学参数提取与特性分析 |
| 4.5 样品激光诱导损伤识别分析 |
| 4.6 硅片的激光诱导损伤阈值测试 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 光学薄膜元件激光诱导损伤的太赫兹波识别研究 |
| 5.1 光学薄膜样品的制备 |
| 5.1.1 TiO_2薄膜的特性及制备 |
| 5.1.2 LaTiO_3薄膜的特性及制备 |
| 5.1.3 ITO薄膜的特性及制备 |
| 5.2 光学薄膜的特性 |
| 5.3 光学薄膜元件的激光诱导损伤 |
| 5.3.1 TiO_2薄膜的激光诱导损伤 |
| 5.3.2 LaTiO_3薄膜的激光诱导损伤 |
| 5.3.3 ITO薄膜的激光诱导损伤 |
| 5.4 太赫兹波段光学薄膜元件时域特性与分析 |
| 5.4.1 TiO_2薄膜元件的太赫兹时域特性与分析 |
| 5.4.2 LaTiO_3薄膜元件太赫兹时域特性与分析 |
| 5.4.3 ITO薄膜太赫兹时域特性与分析 |
| 5.5 光学薄膜元件太赫兹波段光学参数获取与特性分析 |
| 5.5.1 TiO_2薄膜元件的太赫兹波段光学参数获取与特性分析 |
| 5.5.2 LaTiO_3薄膜太赫兹波段光学参数获取与特性分析 |
| 5.5.3 ITO薄膜太赫兹波段光学参数获取与特性分析 |
| 5.6 薄膜元件损伤识别分析 |
| 5.7 薄膜元件损伤阈值测试 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 本文的创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（6）玻璃基类介质光存储研究发展综述（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 玻璃介质的光存储研究现状和趋势 |
| 2.1 飞秒激光诱导玻璃中折射率变化的光存储 |
| 2.2 飞秒激光诱导玻璃中色心形成的光存储 |
| 2.3 飞秒激光诱导玻璃内部离子价态变化的光存储 |
| 2.3.1 飞秒激光诱导过渡金属和重金属离子价态变化 |
| 2.3.2 飞秒激光诱导稀土离子价态变化 |
| 2.3.3 飞秒激光诱导贵金属离子价态变化 |
| 2.4 飞秒激光诱导量子点形成的光存储 |
| 2.5 飞秒激光诱导偏振依赖纳米光栅的光存储 |
| 2.6 飞秒激光诱导晶体析出以及非线性光学效应的光存储 |
| 3 结束语 |
（7）金刚石色心单光子源的制备及其荧光寿命的高分辨测量（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金刚石 |
| 1.2.1 金刚石的结构和性质 |
| 1.2.2 金刚石的分类 |
| 1.2.3 金刚石中的缺陷 |
| 1.3 NV色心 |
| 1.3.1 电子结构 |
| 1.3.2 光学性质 |
| 1.3.3 自旋性质 |
| 1.3.4 光学探测磁共振 |
| 1.4 SiV色心 |
| 1.4.1 电子结构 |
| 1.4.2 光学性质 |
| 1.5 金刚石色心的制备 |
| 1.5.1 电子束轰击法 |
| 1.5.2 重离子轰击法 |
| 1.5.3 化学气相沉积法 |
| 1.5.4 离子注入法 |
| 1.5.5 飞秒激光辐照制备NV~-色心 |
| 1.6 金刚石色心的应用 |
| 1.6.1 验证基础物理概念 |
| 1.6.2 量子信息处理 |
| 1.6.3 生物标记 |
| 1.6.4 高分辨成像 |
| 1.6.5 量子传感器 |
| 1.7 本论文的主要工作和创新点 |
| 1.7.1 论文的选题和研究内容 |
| 1.7.2 论文的创新点 |
| 第二章 飞秒激光辐照增强NV~-色心的产生 |
| 2.1 飞秒激光与物质相互作用 |
| 2.1.1 飞秒激光在空气中传播 |
| 2.1.2 飞秒激光与金刚石的相互作用 |
| 2.1.3 飞秒激光作用下硅的库伦爆炸 |
| 2.2 飞秒激光辐照增强NV~-色心的产生 |
| 2.2.1 样品准备 |
| 2.2.2 飞秒激光辐照样品 |
| 2.3 激光辐照后样品的荧光表征 |
| 2.3.1 实验装置 |
| 2.3.2 样品的荧光检测 |
| 2.3.3 单个NV色心的检测 |
| 2.3.4 单个NV色心的深度 |
| 2.3.5 样品退火 |
| 2.4 NV~-色心的形成过程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 飞秒激光辐照制备金刚石SiV~-色心 |
| 3.1 激光辐照后样品的荧光表征 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 飞秒激光辐射后样品的发光特性 |
| 3.1.3 单个SiV~-色心的检测及发光性质表征 |
| 3.1.4 单个SiV~-色心的深度 |
| 3.2 SiV色心的形成过程 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于频率上转换技术的荧光寿命高分辨测量 |
| 4.1 少光子荧光寿命测量方法 |
| 4.1.1 时间相关单光子计数法 |
| 4.1.2 单光子频率上转换法 |
| 4.2 SiV~-色心荧光频率上转换 |
| 4.2.2 实验装置 |
| 4.2.3 实验参数 |
| 4.2.4 频率上转换的实现 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 频率上转换法 |
| 4.3.2 与TCSPC法比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间所取得的科研成果 |
| 学术论文 |
| 专利 |
| 参加国际学术会议 |
| 致谢 |
（8）飞秒激光直写透明介质的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 飞秒激光的概况和特点 |
| 1.2 飞秒激光直写技术 |
| 1.3 飞秒激光直写透明介质的应用及发展 |
| 1.3.1 飞秒激光直写光波导 |
| 1.3.2 飞秒激光诱导纳米光栅 |
| 1.3.3 飞秒激光诱导选择性化学腐蚀 |
| 1.4 选题意义、研究内容及创新点 |
| 第2章 飞秒激光与透明介质的相互作用 |
| 2.1 飞秒激光加工的基本原理 |
| 2.2 飞秒激光直写透明介质的基本过程 |
| 2.2.1 非线性传输过程 |
| 2.2.2 光电离过程 |
| 2.2.3 雪崩电离过程 |
| 2.3 多脉冲的累积效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 飞秒激光直写钠钙硅酸盐玻璃的研究 |
| 3.1 实验装置及实验材料 |
| 3.2 飞秒激光线扫描实验结果与分析 |
| 3.3 飞秒激光光栅扫描的方式制备高线数表面相位光栅 |
| 3.3.1 高线数表面相位光栅的制备 |
| 3.3.2 实验结果与分析 |
| 3.3.3 表面相位光栅的衍射实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 表面相位光栅对太赫兹波偏振调制作用的研究 |
| 4.1 太赫兹偏振片 |
| 4.2 表面相位光栅对太赫兹波偏振调制的探测 |
| 4.2.1 样品制备及实验装置 |
| 4.2.2 实验探测与结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 高重复频率飞秒激光诱导选择性化学腐蚀的研究 |
| 5.1 钠钙硅酸盐玻璃表面改性区选择性化学腐蚀 |
| 5.1.1 钠钙硅酸盐玻璃表面FLISE实验装置和方法 |
| 5.1.2 钠钙硅酸盐玻璃表面FLISE实验结果与分析 |
| 5.2 熔融石英内部改性区选择性化学腐蚀 |
| 5.2.1 熔融石英内部FLISE实验装置和方法 |
| 5.2.2 熔融石英内部FLISE实验结果与分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）基于宽禁带半导体点缺陷的飞秒激光加工及表征基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金刚石NV色心 |
| 1.2.1 宽禁带半导体金刚石 |
| 1.2.2 NV色心的结构 |
| 1.2.3 NV色心的应用 |
| 1.3 NV色心加工研究现状 |
| 1.4 NV色心荧光特性研究现状 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 NV色心飞秒激光加工与表征检测方法 |
| 2.1 飞秒激光加工金刚石NV色心 |
| 2.1.1 飞秒激光特点 |
| 2.1.2 飞秒激光加工机理 |
| 2.1.3 影响飞秒激光加工的光学参数 |
| 2.2 NV色心荧光检测方法 |
| 2.2.1 光致发光原理 |
| 2.2.2 NV色心光致发光 |
| 2.2.3 双光子荧光成像 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 飞秒激光加工金刚石NV色心实验 |
| 3.1 金刚石样品 |
| 3.2 飞秒激光加工预实验 |
| 3.2.1 飞秒激光预实验加工平台 |
| 3.2.2 飞秒激光预实验加工 |
| 3.3 飞秒激光直写实验 |
| 3.3.1 光路原理 |
| 3.3.2 实验操作 |
| 3.4 退火后处理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 金刚石NV色心荧光表征 |
| 4.1 NV色心荧光分析基础 |
| 4.2 荧光成像 |
| 4.2.1 荧光成像设备及测试参数 |
| 4.2.2 实验结果及分析 |
| 4.3 荧光光谱表征 |
| 4.3.1 荧光光谱检测设备及测试参数 |
| 4.3.2 检测结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 4H-SiC荧光光谱检测 |
| 5.1 实验设备 |
| 5.2 实验样品 |
| 5.3 荧光光谱表征结果及分析 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）基于光纤模式干涉的轨道角动量产生机理及实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 轨道角动量光束概述 |
| 1.3 轨道角动量的产生方式 |
| 1.3.1 在自由空间中产生轨道角动量光束 |
| 1.3.2 在光纤中产生轨道角动量模式 |
| 1.4 本文的研究意义及主要内容 |
| 2 光纤模式干涉产生OAM的理论分析 |
| 2.1 光纤结构及模式基础 |
| 2.1.1 光纤结构简介 |
| 2.1.2 光纤模式理论 |
| 2.2 光纤中产生OAM模式的原理分析 |
| 2.3 模式干涉产生OAM的理论分析 |
| 2.4 模式干涉的数值仿真分析 |
| 2.4.1 两模光纤的矢量模式 |
| 2.4.2 波导长度与偏芯距离的优化 |
| 2.4.3 两模光纤模式干涉的仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 飞秒激光微加工光纤模式干涉器件 |
| 3.1 飞秒激光微加工原理及特点 |
| 3.1.1 飞秒激光与透明介质材料的加工机理 |
| 3.1.2 飞秒激光诱导材料折射率变化的机理 |
| 3.1.3 飞秒激光微加工的特点 |
| 3.2 飞秒激光微加工系统简介及优化 |
| 3.2.1 飞秒激光微加工系统 |
| 3.2.2 飞秒激光微加工系统的优化 |
| 3.3 波导工艺研究 |
| 3.3.1 加工能量和波导长度对传输损耗的影响 |
| 3.3.2 加工速度和波导偏芯距离对传输损耗影响 |
| 3.4 飞秒激光微加工光纤模式干涉器件 |
| 3.4.1 光纤模式干涉器件的制作 |
| 3.4.2 模式干涉器件的光谱特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 光纤模式干涉产生OAM的实验测试 |
| 4.1 OAM模式的检测方法-干涉法 |
| 4.2 OAM模式的产生与测试系统搭建 |
| 4.3 模式干涉器件的测试结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
| B.作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果目录 |
| C.学位论文数据集 |
| 致谢 |
四、Refractive Index Change and Color Center Formation in LiYF_4 Crystal Induced by a Femtosecond Laser（论文参考文献）
- [1]飞秒激光加工机理及仿真研究进展[J]. 吴雪峰,梅三林. 激光与光电子学进展, 2021(19)
- [2]飞秒激光直写BK7玻璃波导与定向耦合器的制备研究[D]. 吴佳明. 山东大学, 2021
- [3]基于光致变色效应的钨磷酸盐玻璃发光可逆调控及其光存储应用研究[D]. 胡振. 昆明理工大学, 2021(02)
- [4]飞秒激光诱导金刚石微纳结构及其应用(特邀)[J]. 王华丰,孙轲,孙盛芝,邱建荣. 红外与激光工程, 2020(12)
- [5]光学元件激光诱导损伤的太赫兹波识别与特性研究[D]. 尚小燕. 西安理工大学, 2020(01)
- [6]玻璃基类介质光存储研究发展综述[J]. 孙轲,孙盛芝,邱建荣. 激光与光电子学进展, 2020(11)
- [7]金刚石色心单光子源的制备及其荧光寿命的高分辨测量[D]. 戎有英. 华东师范大学, 2019(08)
- [8]飞秒激光直写透明介质的研究[D]. 李妍. 天津大学, 2019(01)
- [9]基于宽禁带半导体点缺陷的飞秒激光加工及表征基础研究[D]. 罗慧慧. 天津大学, 2019(01)
- [10]基于光纤模式干涉的轨道角动量产生机理及实验研究[D]. 梁传灿. 重庆大学, 2019(01)