第33卷，第12期 2013年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 33,No. 12 -pp3392-3395
December : 2013
用大芯径石英玻璃光纤传输兆瓦级高能激光脉冲及其在
双波长LA-LIBS技术中的应用周奇，彭飞飞，李润华*，陈钰琦，杨雪娇
华南理工大学理学院物理系，广东广州510641
摘要为了解决单脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS技术在元素分析时空间分辨本领与分析灵敏度之间的矛盾，本文利用一台双波长输出的Nd：YAG激光器开展了双波长激光剥离-激光诱导击穿光谱（LA-LIBS)技术的研究。其中532nm的二倍频微光用于剥离样晶：1064nm的基频激光通过大芯径石英玻璃光纤传输并实现一定的延时后用于击穿被剥离的样品。两束激光采用正交几何配置以实现高空间分辨高灵敏的元素分析。实验研究了1064m激光到光纤的耦合、光纤输出后的准直以及再聚焦时的一些关锂技术间题。研究并得出了四种不同光纤对激光能量的传输能力。选择利用芯径为800um，数值孔径为0.39、长50m的石英玻璃光纤成功传输了15mJ的调Q激光脉冲并实现了250ns的延时。并在此基础上开展了铜合金样品的双波长LA-LIBS分析，实验验证了基于一台Nd：YAG激光器开展双波长LA-LIBS研究的可行性。该技术只需要一台激光器就可以完成相应的光谱分析，具有系统结构简单，便于小型化等优点，适合对不同样品开展原位的高空间分辨高灵敏的元素显微分析，
关键词光纤传能；激光剥离-激光诱导击穿光谱；高空间分辨；元素分析
中图分类号：0433.41
文献标识码：A
引言
DOI : 10, 3964 /j. issn. 1000-0593 (2013 )12-3392-04
脉冲从垂直于样品表面的方向入射来剥离样品，这样可以提高空间分辨本领：利用较长波长、高能量的激光脉冲从平行于样晶表面的方向来高效微发被第一束微光离出来的样
传统的单脉冲激光诱导击穿光谱（laser-inducedbreak-downspectroscopy，LIBS技术在对固体样品进行高空间分辨的微区元素分析时会碰到空间分辨本领与光谱分析灵敏度之间的矛盾-。这是由于要获得较高的空间分辨本领，激光在样品表面所烧蚀的坑洞必须很小，这时用于剥离样品的激光能量就不能太高；而激光能量降低时，一方面样品不能很好地被激发，另一方面被剥离出来的样品总量也减小了，因而导致等离子体中的原子发射信号极其微弱，从而降低了光谱分析灵敏度。产生这一矛盾的根源在于用于剥离样品和击穿样品而产生原子辐射的激光光源来自于同一激光束，因而无法对剥离和击穿这两个物理过程分别进行优化，
采用正交几何配置的双波长激光剥离（Laserablation）
激微光诱导击穿光谱(LA-LIBS技术则可以从根本上来解决这一矛盾。该技术的基本思想是：利用短波长、低能量的激光
收稿日期：2013-02-21，修订日期：2013-05-21
品，从而提高光谱分析灵敏度。
与文献报道的正交几何配置的双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)相似5-]，正交双脉冲的LA-LIBS的光谱测量一股也需要两台脉冲激微光器，而且两束激光脉冲之间的延时需要相应的延时控制设备（例如DG535数字脉冲延时控制器）来进行控制。文献5报道了在正交儿何配置的DP-LIBS中两束光的最佳延时约为200ns。为了简化实验系统、充分利用Nd：YAG激光器多波长输出的特点：我们在一台Nd YAG激光器的基础上开展了双波长LA-LIBS的实验研究。这里Nd：YAG的二倍频532nm的激光被直接用于剥离样品，而其基频1064nm的激光输出则通过光纤传输并延时一段时间后用于激发被剥离的样品。本文将报道利用大芯径石英玻璃光纤传输兆瓦级激光脉冲及其在双波长LA-LIBS 技术中的应用尝试。
基金项目：国家自然科学基金项目（11274123），国家重大基确研究计划（973)项目（2012CB921900)和华南理工大学中央高校科研业务费
(x21x-D2116740)资助
作者简介：周奇，1986年生，华南理工大学理学院物理系硕士研究生
*通讯联系人e-mail：rhl@ seut,edu.en
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