飞秒激光器发展现状|前景

　　飞秒激光器具有极短的脉冲宽度、极高的峰值功率和极宽的光谱范围，在强场激光物理、超快化学动力学、微结构材料科学和生命科学等不同领域有着广泛应用。

飞秒激光器发展现状

　　飞秒激光器目前主要存在四大类别：

　　1、由有机染料为介质的飞秒染料激光器

　　不同染料可以输出不同波长的飞秒激光脉冲，它覆盖了从紫外到近红外波段，但Z有效的还是集中在红光波段。随着固体、半导体、光纤飞秒激光器的崛起，飞秒染料激光器在红外和紫外波段已经失去了竞争能力，但在可见波段，特别是在红光区域仍被广泛的应用在时间分辨光谱，半导体载流子快速弛豫过程和化学反应动力学过程的研究中。

　　2、以掺钛蓝宝石，Li：SAF，掺镁橄榄石等固体材料为介质的飞秒固体激光器

　　由于这种固体材料具有比染料更宽的调谐范围，更大的饱和增益通量和更长的激光上能级寿命，使其在飞秒激光运转的许多特性都优于染料激光器，加之固体材料具有更稳定的光学性质和更紧凑的结构，使得飞秒固体激光器在很短的时间里发展成为飞秒激光器的主体。

　　3、以多量子阱材料为代表的飞秒半导体激光器

　　超短脉冲半导体激光器的研究在很长时间里始终没有跨越皮秒级，直到将多量子阱材料引入到短脉冲半导体激光器中，才使超短脉冲半导体激光器成为飞秒激光器家庭中的重要成员。飞秒半导体激光器主要应用于高比特多路通信，超长距孤子光纤通信等领域。

　　4、以掺杂稀土元素的SiO2为增益介质的飞秒光纤激光器

　　这种飞秒激光器主要特点是结构紧凑，小巧，GX率，低损耗，负色散和全光学，其波长适用于光通信，特别适用于孤子传输的研究。

　　飞秒激光器的发展主要有两个方向：一个是脉冲宽度的进一步压缩;另一个是增益介质的选取。而目前的发展主要体现在增益介质的选取上。

飞秒激光器应用前景

　　材料加工是飞秒激光器主要而直接的应用，由于飞秒激光具有许多无与伦比的优点，使其在测量、微电子、微机电系统、化学、生物、医学、军事等领域发挥着越来越大的作用。随着飞秒激光技术的日趋成熟，飞秒激光器将在核物理、飞秒脉冲光谱学、超高速光通信等领域有着不可替代的地位。

　　1、在纯硅玻璃或掺锗硅玻璃中，用可见飞秒激光器可实现明显的激光损伤和光致折射率改变。激光照射区域通过色心形成，晶格缺陷，甚至小区域熔化实现致密化，增大折射率。

　　2、利用飞秒激光器还原稀土离子。实验发现，用飞秒激光照射Sm3+样品后有Sm2+存在，并且发现通过420℃退火一小时后Sm2+又重新变为Sm3+，这使材料的多次存储成为可能。

　　3、将两束相干飞秒激光同时聚焦照射在二氧化硅玻璃上，可以形成光栅。

　　4、用飞秒激光器照射含稀土离子的玻璃，可以观察到长磷光现象。通过改变玻璃的成分和稀土离子的种类，可以在玻璃内部有选择的写入各种颜色的立体图像。利用此现象可以形成自动消失的光存储元件和三维显示器件。

　　5、利用飞秒激光器可以实现诱导晶体相变。在α-BBO晶体中诱导产生β-BBO实现诱导相变，属于结构重建型相变，相变温度为925±5℃。高低温之间的相变是一个渐变过程，速度较慢，存在相变滞后的问题。飞秒激光可以在强电磁场和热的作用下，有可能空间选择性的实现α-BBO到β-BBO的相变。

　　6、飞秒激光相干控制技术实现了光通信光电转换速率的突破，实际上，飞秒激光器在高速光通信中有着更广泛的意义。利用飞秒激光技术可以实现带宽为tHz的光纤网络，从而促使半导体激光的超短技术和开关技术的快速实现与发展。同时也带动一些相关领域如飞秒光电子非线性相互作用、量子点物理、tHz电磁辐射以及飞秒X射线技术等的飞速发展。

　　7、利用飞秒激光器的超高速性能可控制原子和分子的反应。目前此项研究已经达到高潮。

　　随着飞秒激光器的进一步发展和完善，一定能开辟出更多的应用前景。