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摘要: 激光曾被视为神秘之光,并已被人类广泛使用。飞秒激光在瞬间发出的巨大功率比全世界发电总功率还大,已有所应用,科学家预测飞秒激光将为下世纪新能源的产生发挥重要作用。...

激光曾被视为神秘之光,并已被人类广泛使用。近年来,易燃情愫科学家研究发现了一种更为奇特的激光-飞秒激光,飞秒(femtosecond)也叫毫微微秒,简称fs,是标衡时间长短的一种计量单位,飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。飞秒惊心罪行激光在瞬间发出的巨大功率比全世界发电总功率还大,已有所应用,科学家预测飞秒激光将为下世纪新能源的产生发挥重要作用。

飞秒(英语为 femto second,简写为 fs),是度量时间长短的一种计量单位。飞秒这个单位非常的小,1 飞秒1秒的一千万亿分之一 [1] 。即使是自然界中速度最快的光速(30 万千米/秒),在 1 飞秒内,也只能走 0.3m,这个距离甚至不到一根头发丝的百分之一。

飞秒激光具有以下几个特点:首先是飞秒激光持续的时间及其短,只有几个飞秒,它比利用电子学方法所获得的最短脉冲还要短几千倍,是人类目前在实验条件下所能获得的最短脉冲;其次是飞秒激光具有非常高的瞬时功率,可以达到百万亿瓦,比目前全世界发电总功率还要多出上百倍;再次是飞秒激光能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域内,使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高出数倍,而其中许多的极端物理条件是地球上所不存在的,以及用其他的方法也不可能得到的。由于飞秒激光的峰值功率超高,经过聚焦后,其光强能达到 1022W/cm2量级。这样的强度远超过原子内部相互作用库伦场,所以,西瓜哥哥飞秒激光脉冲能轻易将电子脱离原子的束缚,形成等离骨加宽子体。例如,氢原子的库伦场强为 51011V/m,而 1m J 的飞秒激光脉冲经过聚焦后,能达到 1012V/m 量级,所以能使氢原子电离。

飞秒激光技术随着科技的进步,不断的发展,其脉宽越来越短,脉冲的峰值功率越来越大。

自1960年第一台红宝石激曼谷保镖1电影光器问世以来,缩短激光脉冲便成为激光器设计和制作的重要发展方向。为了缩短激光脉冲,在20世纪60年代末到70年代初德古拉元年2预告片提出激光锁模技术,飞秒激光的产生便来源于该技术。

1974 年,E.P.Ippen 等人发明了腔外光栅对压缩技术,通过染料激光器第一次获得了飞秒激光脉冲。

1981 年,R.L.Fork 等人通过碰撞脉冲锁模技术,通过染料激光器获得了 90fs的激光脉冲。

但是陈雨彦,染料激光器结构复杂,需要染料循环系艾踩统,且其增益带宽狭窄,只能在实验室的条件下研究,不能广泛应用,所以在固体激光器特别是钛宝石晶体激光器出现后,迅速的淘汰了。

1983年,D. E. Spence 等人发明了自锁模技术,也称克尔透镜马海涌锁模,这种技术的特点是不需要附加脉冲翼鸟锁模。

1981年美国尔实验室的人首次利用碰撞锁模技术(在环形染料激光器中得到了脉宽仅的超短激光脉冲。1985年该实验室的人在激光腔内引入可补偿腔内群速弥散的四棱镜结构,得到的超短激光脉冲,大大推动了超短脉冲技术的发展。

1985年,Strickland 和 Mourou 提出了啁啾脉冲放大理论,为飞秒激光器的发展奠定理论基础。

1989年,P. N. Kea 等人发明了耦合蒋瀼腔锁模技术,也称为附加脉冲锁模,并获得了数百飞秒的激光脉冲。

1991年,D. E. Spence 等人又利用自锁模技术,以掺钛蓝宝石为增益介质,获得了60飞秒的激光脉冲,这被看成是人类历史上第一束真正意义上的飞秒激光脉冲。同年,A.Sullivan 等人获得了100fs,峰值功率为3TW 的激光脉冲。以钛宝石晶体作为增益介质的激光器,其优点是结构简单、性能稳定、工作寿命长,而且其峰值功率高,能够调谐的范围大,能够广泛应用。所以迅速取代了染料激光器的地位,迅猛的发展起来。

1993年,M.T斗宝斋.Aaki 等人用掺钛蓝宝石激光自锁模技术全歼侵略者,得到了11fs 的激光脉冲,同样美国华盛顿州立大学和奥地利维也纳大学获得了10fs 的激光脉冲。

1996年,C.P.J.Barry 等采用再生放大脉冲整形和高阶色散补偿技术,获得了脉宽 18 fs,4.4TW 的峰值功率脉冲输出。

1997年,U.Keller 等人利用啁啾技术与棱镜结合的方式获得了6.5fs 的激光脉冲。同年,Stuart 等利用钕玻璃放大器,获得了395fs,峰值功率仲景艾宝125TW 的激光脉冲。1999年,Perry 等改进了钕玻璃放大器,获得了440fs,峰值超过1.5PW 的激光脉冲

2004年,日本北海道大学研究小组利用光纤对啁啾放大系统输出的脉冲光谱进行展宽后再进行压缩,获得了脉宽为2.8fs 的飞秒激宝马118i,冬月枫,雾都光脉冲。同年,国内中科院上海光机所用自己的生产的钛宝石晶体,成功获得了36fs,峰值功率120TW 的麻藤康激光脉冲。

在近年的研究中,奥地利维也纳大学、加拿大国家研究中心和德国芷蕙比利菲尔爱丽娜的借款偿还物语德大学的研究人员利用强场高次谐波的技术,成功获得了650埃秒(as)激光脉 4冲。这使激光的发展跨出了飞跃的一步。 由于飞秒激韦小宝之娇妻成群光自身的特点,脉冲短,能量高,峰值功率大,其在应用方面有着广阔的前景。飞秒激光技术已经广泛的应用于环境、信息、医疗、国防、工业等各个领域。

飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光,持续时间非常短,只星光龙什么模式掉有几个飞秒,一飞秒就是10的负15次方秒,也就是1/1000万亿秒,它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍。这是飞秒激光的第一个特点。飞秒激光的第二个特点是具有非常高的瞬时功率,可达到百万亿瓦,比全世界发电总功率还要多出百倍。飞秒激光的第三个特点是,它能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域,使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。

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