飞秒激光器的工作原理
发布时间：2021-01-25 14:16
飞秒激光器是仅以千兆分之一秒左右的超短时间放光的“超短脉冲光”发生装置。是一种可以满足顾客需求的系统，飞秒激光器可工作于十分恶劣的工作环境。
飞秒激光器的主要特点是超高速和超强电场。飞秒激光器多少钱一台？飞秒激光脉冲的峰值功率非常高，一旦将这种光聚焦到很小的范围内就有可能无热影响地照射材料使其直接电离，从而产生强大的电场和磁场。飞秒激光照射在材料上时，材料对光子的吸收机理与普通激光加工时的光子吸收机理不同。那么我们今天来讲一下飞秒激光器的工作原理是什么呢？
1、飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒，1飞秒就是10-15秒，也就是1秒的千万亿分之一，它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍，有效的治疗近视，是人类目前在实验条件下所能获得的最短脉冲。
飞秒激光器的工作原理具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，比目前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。帮助我们治疗近视疾病。
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，目前已有所应用，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。
2、从钛宝石晶体的增益特性、自锁模原理、色散及色散补偿、脉冲的展宽与压缩、再生放大器等方面，对飞秒钛宝石激光振荡器和放大器的工作原理做详细的阐述。
飞秒激光振荡器
飞秒钛宝石激光振荡器，或简称“飞秒激光器”，是利用钛宝石的增益特性产生飞秒量级超短脉冲激光的装置。一台典型的飞秒激光器的主要结构包括泵浦源、增益介质和光谐振腔三个组成部分，如图1中所示；由泵浦源所发射的泵浦激光入射到钛宝石晶体上，产生反转粒子；平面镜M1和半透镜OC构成谐振腔，腔内两个曲率半径相同的凹面镜M2、M3起到聚焦的作用；此外，在激光腔内还要有专门的色散补偿装置－切成布儒斯特角的棱镜对P1、P2。以下将对钛宝石晶体的增益特性、自锁模原理和色散补偿技术这三个钛宝石振荡器的关键部分逐一进行详细分析和论述。
激光是基于受激发射放大原理而产生的一种相干光辐射。处于激发态的原子是不稳定的，在没有任何外界作用下，激发态原子会自发辐射而产生光子。而在有外界作用下，则会增加两种新的形式：受激辐射和受激吸收。激光是通过受激辐射来实现放大的光，而光和原子系统相互作用时，总是同时存在着自发辐射、受激辐射、受激吸收（在有外界作用下，自发辐射相对较弱，可以忽略）。
飞秒激光器的工作原理为了能产生激光，就必须使受激辐射强度超过受激吸收强度，即使高能态的原子数多于低能态的原子数。这种不同于平衡态粒子分布的状态称为粒子数反转分布。也就是，飞秒激光器要产生激光，必须实现粒子数反转分布。
粒子数反转分布是产生激光的一个必要条件，而要实现粒子数反转分布和产生激光还必须满足三个条件：
①要有能形成粒子数反转分布的物质，即激活介质（这类物质具有合适的能级结构）；
②要有必要的能量输入系统给激活介质能量，使尽可能多的原子吸收能量后跃迁到高能态以实现粒子数反转，这一系统称作激励能源（或泵浦源）；
③要有光的正反馈系统——光学谐振腔，当一定频率的光辐射通过粒子数反转分布的激活介质时，受激辐射的光子数多于受激吸收的光子数可使光辐射得到放大，要使这种光放大并且以一个副长光子感应产生一个受激发射光子的单次过程为主，还能形成高单色性高方向性高相干性和高亮度性的光放大，必须使用光学谐振腔。
因此，常用飞秒激光器由三部分组成：激活介质、激励能源、光学谐振腔。
扩展资料
飞秒激光器的工作原理飞秒激光器为一种脉冲激光器。飞秒指的脉冲持续时间，这和脉冲的频率不一样。脉冲的频率是指1s，激光器发出的脉冲数目。
飞秒激光器对时间的分辨率远远高于影视器材，经计算，飞秒激光器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，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。
