飞秒激光器

1飞秒激光发展史

从人类实现红宝石激光器的脉冲振荡以来，激光短脉冲化的研究，作为基础物理的一个领域得到了稳健的发展，同时，由于激光短脉冲具有的快、微、强等特性，使其在微细加工等领域具有独特优势，也同样促进了激光短脉冲化进程的发展。飞秒激光就是在激光短脉冲化的过程中发展壮大起来的。激光诞生时的振荡脉冲宽度是微秒级，峰值功率也只有几十千瓦，仅仅一年后利用调Q技术，脉冲宽度便降低到了10-8s量级。1965年人们利用被动锁模技术在红宝石激光器中直接得到了皮秒级的脉冲宽度，此后，超短激光脉冲技术得到迅速发展。

飞秒激光首先是在染料激光器中利用碰撞脉冲锁模的原理得到的。70年代，染料激光器采用锁模技术得到亚皮秒脉冲之后，伴随着宽带可调谐激光晶体和自锁模技术的出现，超短脉冲的激光技术获得了突飞猛进的发展。1985年R．L．Fork等人已经获得了27fs的超短脉冲。1987年，他们又利用自相位调制和光栅压缩的原理，得到了短至6fs的激光脉冲。随后锁模钛宝石激光器的问世，解决了染料激光器所固有的缺点，1991年Spence等人首次研制出自锁模钛宝石飞秒激光器，获得60fs的脉冲宽度。其后，为了克服固体激光物质对飞秒激光放大时产生的自聚焦效应而开发了脉冲放大技术，对于飞秒激光的发展具有非常重要的意义。1994年，利用脉冲放大技术获得了小于10fs的激光脉冲。

自1993年起，科研人员开始研发飞秒光纤激光器。飞秒光纤激光器同气体或常规固体激光器相比，具有结构简单、散热效果好、转换效率高、可靠性能高等优点。以被动锁模技术为主导的超短脉冲激光器，目前是飞秒光纤激光器研究的一个热点。另外，采用半导体激光器为泵浦源的Yb基飞秒固体激光器，具有热应变小、工作效率高的特点，最近已成为工业用飞秒加工装置的主流。

2飞秒激光器

飞秒的概念：飞秒是一种时间单位，１飞秒只有１秒的一千万亿分之一，即1e−15秒或0.001皮秒（1皮秒是，1e−12秒）,。它有多快呢?我们知道，光速是30万千米每秒，即3×10^8m/s。而在1飞秒之内，光只能走0.3 μm，这只是不到一根头发丝的百分之一。

我们日常生活中的时钟时间的分辨率是秒，而这台激光器对时间的分辨率可以达到飞秒的程度，所以叫做飞秒激光器。当一台机器对时间的分辨率达到一定的程度时，它就可以看到许多我们平时用肉眼看不到的运动细节。比如，我们在影视器材的帮助下，就可以看到一个非常奇妙的世界。

飞秒激光器对时间的分辨率远远高于影视器材，经计算，这台飞秒激光器已经获得了人类在实验室中所能获得的世界上最短的脉冲.通过它，我们可以看到更快速、更微妙的运动，例如绿色植物的光合作用过程、细胞的分裂过程、电子围绕原子运动的过程等等。

但是，现在这些过程还无法形成影像，飞秒激光器只能以波纹的形式将它们展示出来.不过，专业人员还是可以通过飞秒激光器做许多事情的，目前，科学家正在研究如何将它应用于检查人体内的癌细胞。
　
由于飞秒激光器对空间的分辨率也是极高的，以至于可以追上围绕原子核运动的电子，并将它们一个个打掉，仅剩一个孤立的原子核存在。

一种全固体自锁模飞秒激光器

一种全固体自锁模飞秒激光器，其输出激光波长为1054nm，是由泵浦光学系统与激光谐振腔耦合构成，采用高掺杂浓度的Nd：LMA增益介质、用SF57做克尔介质，以激光二极管泵浦实现；其特征在于，在光学系统中设置有半波片；其激光谐振腔的结构依次为，泵浦光入射Nd：LMA增益介质，其输入面为平面端，镀有双色膜，即对泵浦光高透射、对1054nm的激光波长高反射，另一端为布氏角切割，增益介质输出光束经过狭缝（5）到高反射前凹面镜，与前凹面镜相对位置设有高反射后凹面镜，在两凹面镜之间设置二端均为布氏角切割的SF57克尔介质，后凹面镜的出射光束经过一对补偿棱镜（9和10）和狭缝到达输出平面镜，输出平面镜固定在微位移振动器上。