飛秒激光器的應(yīng)用領(lǐng)域有多大？
發(fā)布時(shí)間：2021-01-30 10:49
激光自發(fā)明以來，憑借著單色性、方向性好、能量集中等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在加工制造、檢測、醫(yī)療等不同領(lǐng)域。近年來，科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)了一種更為奇特的激光－飛秒激光器。據(jù)悉，飛秒激光器是人類目前在實(shí)驗(yàn)室條件下所能獲得的最短脈沖的技術(shù)手段。飛秒激光器在一瞬間發(fā)出的功率比全世界發(fā)電總功率還要大，飛秒激光器與光纖激光器區(qū)別科學(xué)家們預(yù)測飛秒激光器將在下世紀(jì)的新能源領(lǐng)域發(fā)揮出重要作用。
超快超強(qiáng)激光主要以飛秒激光器作為研究與應(yīng)用的核心，作為一種獨(dú)特的科學(xué)研究工具與手段，飛秒激光的應(yīng)用可以大體上概括為三大主要方面，即飛秒激光器在超快領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用、在超強(qiáng)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用和在超微細(xì)精密加工中的應(yīng)用。
飛秒激光器的應(yīng)用領(lǐng)域有多大？關(guān)于飛秒激光器的應(yīng)用太多了，列舉其一個(gè)應(yīng)用，飛秒激光器可作為其多光子顯微鏡的光源，僅有飛秒級(jí)別之上的相干光源才能產(chǎn)生多光子激發(fā)，因其高光子密度增大兩個(gè)以上光子同時(shí)到達(dá)的幾率。
?。?）超快現(xiàn)象是指發(fā)生在物質(zhì)微觀體系中快速變化的物理、化學(xué)或生物過程。飛秒激光器在超快現(xiàn)象研究領(lǐng)域中所起到的是一種快速過程診斷的作用。飛秒激光器尤如一個(gè)極為精細(xì)的時(shí)鐘和一架超高速的“相機(jī)”，可以將自然界中特別是原子、分子水平上的一些快速過程分析并記錄下來。在這一領(lǐng)域，飛秒激光器為我們開了一扇新的大門，讓我們得以窺見更加細(xì)微的自然世界。
?。?）飛秒激光器在超強(qiáng)領(lǐng)域中的應(yīng)用（又稱為強(qiáng)場物理）歸因于具有一定能量的飛秒脈沖的峰值功率和光強(qiáng)可以非常之高。這樣的強(qiáng)光所對應(yīng)的電磁場會(huì)遠(yuǎn)大于原子中的庫侖場，從而很容易地將原子中的電子統(tǒng)統(tǒng)剝落出去。因此，飛秒激光器是研究原子，分子體系高階非線性、多光子過程的重要工具。與飛秒激光器相應(yīng)的能量密度只有在核爆炸中才可能存在。飛秒強(qiáng)光可以用來產(chǎn)生相干X射線和其它極短波長的光，可以用于受控核聚變的研究。
（3）隨著集成電路規(guī)模的日益增大，電子元器件在尺寸上變得越來越小，這方面的需求為超微細(xì)加工技術(shù)提供發(fā)揮空間。飛秒激光器用于超微細(xì)加工是飛秒激光器用于超快現(xiàn)象研究和超強(qiáng)現(xiàn)象研究之外的又一個(gè)飛秒激光技術(shù)的重要的應(yīng)用研究領(lǐng)域。這一應(yīng)用是近幾年順應(yīng)市場需求而開始逐步發(fā)展起來的，目前已經(jīng)取得了不少重要的進(jìn)展。
用超短脈沖激光實(shí)現(xiàn)冷消融、精密加工。在這個(gè)過程中，脈沖越短，能量轉(zhuǎn)移到電子的速度越快。飛秒激光器的應(yīng)用領(lǐng)域有多大？在理想條件下，如果脈沖足夠短，那么在電子與晶格之間便沒有足夠的時(shí)間產(chǎn)生溫度平衡。接下來，“熱電子”（相對于冷晶格而言）有兩種方式與晶格作用：1.在一個(gè)特征時(shí)間后，來自電子的熱量開始向周圍的晶格擴(kuò)散。這種電子-聲子弛豫時(shí)間是物質(zhì)的一種屬性，其典型值為1~10ps。2.在大致相同的時(shí)間范圍內(nèi)，但稍有些延遲，熱電子和晶格之間發(fā)生了突然的能量轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致相位爆炸，即激活體的蒸發(fā)。
與飛秒超快和飛秒超強(qiáng)研究有所不同的是飛秒激光器超微細(xì)加工與先進(jìn)的制造技術(shù)緊密相關(guān)，對某些關(guān)鍵工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展可以起到更直接的推動(dòng)作用。飛秒激光器超微細(xì)加工是當(dāng)今世界激光、光電子行業(yè)中的一個(gè)極為引人注目的前沿研究方向。隨著飛秒激光器技術(shù)的不斷發(fā)展，以及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，飛秒激光器一定會(huì)有更多的應(yīng)用。
飛秒激光器的應(yīng)用領(lǐng)域有多大？飛秒激光在微加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍很廣，比如做納米MEMS器件，硅片加工等等。但要注意，應(yīng)用在微加工領(lǐng)域時(shí)光靠一個(gè)激光器是不行的，你還要用到非常精密的機(jī)械平臺(tái)和相應(yīng)的軟件支持。因此，如果只買個(gè)激光器是沒有意義的。
