超短激光脈衝(chong) 的獨特性——極短脈衝(chong) 持續時間,高空間連貫性以及寬光譜—已經獲得了一些科學突破和諾貝爾獎。它們(men) 的短脈衝(chong) 持續時間可以觸發甚至控製極快的動態過程,而它們(men) 精湛的空間連貫性帶來優(you) 異的脈衝(chong) 聚焦特性。飛秒激光也可以實現光能量的高強度空間和時間聚焦。這樣就為(wei) 光與(yu) 物質的極端相互作用鋪平了道路——這為(wei) 阿秒物理學和非線性光學的無數實驗奠定了基礎。激光物理學家托馬斯•蘇德梅爾相信,下一代超短脈衝(chong) 激光器(USP)將作為(wei) 科研和工業(ye) 領域的標準工具被廣泛接受。
近年來,超短脈衝(chong) 激光器已經向生物學、化學、材料科學和醫學等領域進軍(jun) 。它們(men) 被用來測量神經網絡的心理過程,研究催化劑的動態過程和反應機製,使探測器更加緊湊,並幫助我們(men) 了解納米材料。超短脈衝(chong) 激光器的研究將繼續成為(wei) 一個(ge) 迷人的話題。更簡單、更緊湊、更經濟的超短脈衝(chong) 激光器將增加對這項技術的認同感,並開拓新的興(xing) 趣領域。二極管泵浦固態激光器將取代更複雜的超短脈衝(chong) 激光器,比如鈦藍寶石激光器。並且,平均輸出功率和重複頻率將出現幾個(ge) 數量級幅度的增加,將使得在許多領域開發創新係統成為(wei) 可能。
這些發展也對工業(ye) 加工領域非常有利。新材料(如纖維增強基複合材料、高強鋼、溫敏生物材料和回火薄玻璃)難以用傳(chuan) 統工具進行機械加工。超短激光脈衝(chong) 可以通過多光子吸收與(yu) 材料相互作用,因此被稱為(wei) “冷加工”。在這個(ge) 工藝中,脈衝(chong) 能量在一個(ge) 很小的層麵被吸收,導致從(cong) 固體(ti) 到氣體(ti) 的直接升華。這可以防止損壞周圍的材料,並且在納米或微米範圍內(nei) 實現精密結構加工。傳(chuan) 統材料參數(如均勻度、吸收性能、揮發溫度與(yu) 硬度)在這個(ge) 過程中隻能發揮次要的作用,這個(ge) 過程通常可用於(yu) 任何材料的高精度加工。然而僅(jin) 到最近,超短脈衝(chong) 激光器才開始用於(yu) 工業(ye) 生產(chan) 。這個(ge) 突破來源於(yu) 二極管泵浦固態激光器,它提供足夠的輸出功率和穩定性,使其使用具有成本效益。超短脈衝(chong) 激光器的應用潛力是巨大的。可以想象的應用包括:高效發動機的低摩擦表麵結構加工,碳纖維增強塑料,醫療領域小批量的微型結構加工,還有很多很多......
在未來幾年, 飛秒激光器要延伸到更多的市場。利用光學頻梳的傳(chuan) 感器係統是一個(ge) 特別有前途的領域。單個(ge) 激光器可以同時產(chan) 生成千上萬(wan) 的超穩定波長 – 這是光譜和測量技術向前邁進的革命性一步。盡管目前飛秒激光器因為(wei) 過於(yu) 昂貴和複雜,還無法應用於(yu) 規模化工業(ye) 生產(chan) ,但是新技術(如超短脈衝(chong) 半導體(ti) 激光器)已經為(wei) 這種激光器在生物技術、醫藥和環保技術的大批量應用提供了巨大的潛力。
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