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。