神秘之光：飛秒激光器
發(fā)布時間：2020-09-27 14:53
激光曾被視為神秘之光，并已被人類廣泛使用。近年來，科學家研究發(fā)現(xiàn)了一種更為奇特的激光-飛秒激光，飛秒（femtosecond）也叫毫微微秒，簡稱fs，是標衡時間長短的一種計量單位，飛秒激光是人類目前在實驗室條件下所能獲得最短脈沖的技術手段。飛秒激光在瞬間發(fā)出的巨大功率比全世界發(fā)電總功率還大，已有所應用，科學家預測飛秒激光將為下世紀新能源的產(chǎn)生發(fā)揮重要作用。飛秒激光器選擇指南
飛秒（英語為 femto second，簡寫為 fs），是度量時間長短的一種計量單位。飛秒這個單位非常的小，1 飛秒1秒的一千萬億分之一 [1] 。即使是自然界中速度最快的光速（30 萬千米/秒），在 1 飛秒內(nèi)，也只能走 0.3μm，這個距離甚至不到一根頭發(fā)絲的百分之一。
飛秒激光具有以下幾個特點：首先是飛秒激光持續(xù)的時間及其短，只有幾個飛秒，它比利用電子學方法所獲得的最短脈沖還要短幾千倍，是人類目前在實驗條件下所能獲得的最短脈沖；其次是飛秒激光器具有非常高的瞬時功率，可以達到百萬億瓦，比目前全世界發(fā)電總功率還要多出上百倍；再次是飛秒激光能聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小的空間區(qū)域內(nèi)，使電磁場的強度比原子核對其周圍電子的作用力還要高出數(shù)倍，而其中許多的極端物理條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。由于飛秒激光的峰值功率超高，經(jīng)過聚焦后，其光強能達到 1022W/cm2量級。這樣的強度遠超過原子內(nèi)部相互作用庫倫場，所以，飛秒激光脈沖能輕易將電子脫離原子的束縛，形成等離子體。例如，氫原子的庫倫場強為 5×1011V/m，而 1m J 的飛秒激光脈沖經(jīng)過聚焦后，能達到 1012V/m 量級，所以能使氫原子電離。
飛秒激光技術隨著科技的進步，不斷的發(fā)展，其脈寬越來越短，脈沖的峰值功率越來越大。
自1960年第一臺紅寶石激光器問世以來，縮短激光脈沖便成為激光器設計和制作的重要發(fā)展方向。為了縮短激光脈沖，在20世紀60年代末到70年代初提出激光鎖模技術，飛秒激光器的產(chǎn)生便來源于該技術。
