飞秒激光器的基本结构及作用
发布时间：2021-01-28 10:41
为了充分利用飞秒激光直写三维微加工的特性，研制结构灵活的晶体光波导结构，首先需要了解在晶体材料中几种基本的飞秒激光直写光波导结构，在此基础上，再通过合理的几何图形设计以及精细的加工参数控制，制备并研究晶体中三维光波导结构的几何类型和光学性能，并进一步拓展其在多功能、复杂化集成光子学系统中应用。
飞秒激光器具有超短脉冲宽度和极高峰值功率密度的特点。飞秒激光器的主要特征参数这些特点使得飞秒激光能够作用几乎所有给定的材料，并且可以通过一步直写加工在这些材料表面上直接构建出各种微纳结构。
飞秒激光器的基本结构及作用，其导波传输特性能够有效地消除光束发散，可以在较长的传输长度上保持较高的光密度和均一的导波模式，有利于增强光与波导材料的相互作用并提升基质原有的光学性能。因此，在不同光学材料基质中制备低损耗、结构灵活的光波导结构，进而实现多功能、高性能的有源/无源混合波导光学器件一直是集成光子学的研究热点。
飞秒激光器的基本结构及作用
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。
飞秒激光器的基本结构及作用，其导波传输特性能够有效地消除光束发散，可以在较长的传输长度上保持较高的光密度和均一的导波模式，有利于增强光与波导材料的相互作用并提升基质原有的光学性能。因此，在不同光学材料基质中制备低损耗、结构灵活的光波导结构，进而实现多功能、高性能的有源/无源混合波导光学器件一直是集成光子学的研究热点。
飞秒激光器的基本结构及作用，其导波传输特性能够有效地消除光束发散，可以在较长的传输长度上保持较高的光密度和均一的导波模式，有利于增强光与波导材料的相互作用并提升基质原有的光学性能。因此，在不同光学材料基质中制备低损耗、结构灵活的光波导结构，进而实现多功能、高性能的有源/无源混合波导光学器件一直是集成光子学的研究热点。
飞秒激光器的作用
众所周知，物质是由分子和原子组成的，但是它们不是静止的，都在快速地运动着，这是微观物质的一个非常重要的基本属性。飞秒激光器的出现使人类diyi次在原子和电子的层面上观察到这一超快运动过程。基于这些科学上的发现，飞秒激光器在物理学、生物学、化学控制反应、光通讯等领域中得到了广泛应用。由于飞秒激光器具有快速和高分辨率特性，它在病变早期诊断、医学成象和生物活体检测、外科医疗及超小型卫星的制造上都有其独特的优点和不可替代的作用。
