飞秒激光器的构造
发布时间：2021-02-04 11:09
飞秒激光器的最直接应用是人们利用它作为光源，形成多种时间分辨光谱技术和泵浦/探测技术。它的发展直接带动物理、化学、生物、材料与信息科学的研究进入微观超快过程领域， 并开创了一些全新的研究领域， 如飞秒化学、量子控制化学、半导体相干光谱等。飞秒脉冲激光与纳米显微术的结合， 使人们可以研究半导体的纳米结构（量子线、量子点和纳米晶体）中的载流子动力学。一种大功率飞秒激光器制作方法在生物学方面，人们正在利用飞秒激光技术所提供的差异吸收光谱、泵浦/探测技术， 研究光合作用反应中心的传能、转能与电荷分离过程。超短脉冲激光还被应用于信息的传输、处理与存贮方面。
激光是基于受激发射放大原理而产生的一种相干光辐射。飞秒激光器的构造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）。
飞秒激光器的构造为了能产生激光，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。
飞秒激光器的构造同领域的运用
也叫毫微微秒，简称fs，是标衡时间长短的一种计量单位，飞秒激光器是人类目前在实验室条件下所能获得短脉冲的技术手段。飞秒激光器在瞬间发出的巨大功率比全世界发电总功率还大，飞秒激光器技术随着科技的进步，不断的发展，其脉宽越来越短，脉冲的峰值功率越来越大。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。科学家预测飞秒激光器将为下世纪新能源的产生发挥重要作用。
在微加工领域，由于其对材料周围影响极小，能安全地切割，打孔、雕刻，甚至应用于集成电路的光刻工艺中。在国防领域，飞秒激光器应用在安全切割高爆 炸 药，拆除废旧退役的火箭，炮弹等。在医学领域，飞秒激光器用于治疗近视，美容等方面。在生物学领域，飞秒激光器轰击细胞 DNA，使其发生突变，用于研究基因变化的各种影响。 在环境领域，飞秒激光器 LIBS 技术测量大气污染成分，检测环境污染水平。
利用聚焦的飞秒激光器光束与物质相互作用效应，可诱导透明介质材料中局部区域的折射率变化。通过对衬底材料进行扫描可以实现高灵活度、高精度、操作简便的三维微加工，从而制备结构灵活、精细的通道型光波导结构光子学器件，使光波导和晶体材料的光学性能和集成特性能够最大程度上得到发挥。
