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飞秒激光在三大主要领域的应用

导读: 激光自发明以来,凭借着单色性、方向性好、能量集中等诸多优点,被广泛应用在加工制造、检测、医疗等不同领域。

激光自发明以来,凭借着单色性、方向性好、能量集中等诸多优点,被广泛应用在加工制造、检测、医疗等不同领域。近年来,科学家们研究发现了一种更为奇特的激光-飞秒激光。据悉,飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得的最短脉冲的技术手段。飞秒激光在一瞬间发出的功率比全世界发电总功率还要大,科学家们预测飞秒激光将在下世纪的新能源领域发挥出重要作用。

超快超强激光主要以飞秒激光作为研究与应用的核心,作为一种独特的科学研究工具与手段,飞秒激光的应用可以大体上概括为三大主要方面,即飞秒激光在超快领域内的应用、在超强领域内的应用和在超微细精密加工中的应用。

(1)超快现象是指发生在物质微观体系中快速变化的物理、化学或生物过程。飞秒激光在超快现象研究领域中所起到的是一种快速过程诊断的作用。飞秒激光尤如一个极为精细的时钟和一架超高速的“相机”,可以将自然界中特别是原子、分子水平上的一些快速过程分析并记录下来。在这一领域,飞秒激光为我们开了一扇新的大门,让我们得以窥见更加细微的自然世界。

(2)飞秒激光在超强领域中的应用(又称为强场物理)归因于具有一定能量的飞秒脉冲的峰值功率和光强可以非常之高。这样的强光所对应的电磁场会远大于原子中的库仑场,从而很容易地将原子中的电子统统剥落出去。因此,飞秒激光是研究原子,分子体系高阶非线性、多光子过程的重要工具。与飞秒激光相应的能量密度只有在核爆炸中才可能存在。飞秒强光可以用来产生相干X射线和其它极短波长的光,可以用于受控核聚变的研究。

(3)随着集成电路规模的日益增大,电子元器件在尺寸上变得越来越小,这方面的需求为超微细加工技术提供发挥空间。飞秒激光用于超微细加工是飞秒激光用于超快现象研究和超强现象研究之外的又一个飞秒激光技术的重要的应用研究领域。这一应用是近几年顺应市场需求而开始逐步发展起来的,目前已经取得了不少重要的进展。

与飞秒超快和飞秒超强研究有所不同的是飞秒激光超微细加工与先进的制造技术紧密相关,对某些关键工业生产技术的发展可以起到更直接的推动作用。飞秒激光超微细加工是当今世界激光、光电子行业中的一个极为引人注目的前沿研究方向。随着飞秒激光技术的不断发展,以及应用领域的不断拓展,飞秒激光一定会有更多的应用。

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