脈沖激光是一種特殊形式的光脈沖，具有高度集中的能量和精確的時間特性泄私。脈沖激光的脈沖寬度決定了其持續(xù)時間房揭。光脈沖可以從納秒級別到皮秒（10-12）、飛秒（10-15）級別晌端，甚至更短的時間尺度捅暴，因此也叫超快激光。隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展斩松，激光的脈沖寬度也在不斷縮小伶唯。2023年的諾貝爾物理學(xué)獎授予Pierre Agostini、Ferenc Krausz和Anne L’Huillier惧盹，“表彰他們?yōu)檠芯课镔|(zhì)中的電子動力學(xué)而產(chǎn)生阿秒光脈沖的實驗方法”乳幸，該實驗方法可以用來測量電子移動或改變能量的快速過程。脈沖激光的迅速發(fā)展取得的成就為人類探索原子和分子內(nèi)部的電子shi界提供了新的工具钧椰。
本文將介紹脈沖激光的特點以及在不同領(lǐng)域的應(yīng)用粹断。
脈沖激光的應(yīng)用及發(fā)展
一、脈沖激光的基礎(chǔ)研究
為了更好地認(rèn)識脈沖激光嫡霞，我們先了解激光的產(chǎn)生和發(fā)展過程瓶埋。
激光是一種具有發(fā)射方向單一、強度極高且相干性好等特點新型光源。激光的英文名為laser养筒，即是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的縮寫曾撤，字面意思為受激輻射對光進行放大。中國物理學(xué)家錢學(xué)森取其意將其命名為“激光”晕粪。
根據(jù)發(fā)光持續(xù)時間的長短挤悉，激光一般被分類為連續(xù)激光和脈沖激光。脈沖光是由激光器產(chǎn)生的高強度巫湘、高相干性的光信號装悲。與連續(xù)光相比，脈沖光具有更高的光強度和更短的脈沖寬度尚氛。光的脈沖寬度通常以飛秒（1 fs=10-15 s）為單位進行測量诀诊。
隨著激光技術(shù)的不斷發(fā)展，激光的脈沖寬度也在不斷縮小阅嘶。1981年属瓣，貝爾實驗室的福克等人采用鎖模技術(shù)將脈沖激光的脈沖寬度縮小到小于100 fs奈懒。2001年奠涌，奧地利維也納技術(shù)大學(xué)的克勞茨研究組在實驗上成功地利用氣體高次諧波產(chǎn)生了脈寬為650 as的單個光脈沖[1]，使光脈沖寬度達到阿秒量級磷杏。2023年的諾貝爾物理學(xué)獎授予Pierre Agostini溜畅、Ferenc Krausz和Anne L’Huillier，“表彰他們?yōu)檠芯课镔|(zhì)中的電子動力學(xué)而產(chǎn)生阿秒光脈沖的實驗方法”极祸，為人類提供了探索原子和分子內(nèi)部電子shi界的新工具慈格，制造出來的極短的光脈沖，可以捕捉電子移動或能量變化的快速過程遥金。
二浴捆、脈沖激光的特點
1.高峰值功率：激光脈沖具有高峰值功率，能夠在短時間內(nèi)釋放大量能量稿械。這使得激光脈沖在材料加工选泻、激光打孔和激光切割等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。
2.窄的光譜寬度：激光脈沖的光譜寬度通常很窄美莫，使其具有高度相干性页眯。這使得激光脈沖在光通信和光存儲等領(lǐng)域具有優(yōu)勢，可以實現(xiàn)高速和大容量的數(shù)據(jù)傳輸厢呵。
3.相位穩(wěn)定性：激光脈沖具有良好的相位穩(wěn)定性窝撵，這對于一些需要相干性和精確時間控制的應(yīng)用非常重要，如光譜分析和干涉測量襟铭。
4.短脈沖寬度：激光脈沖的脈沖寬度通常非常短碌奉，可以達到皮秒短曾、飛秒甚至阿秒級別。短脈沖寬度使得激光脈沖在超快光學(xué)赐劣、生物成像和精密測量等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用嫉拐。
三、脈沖激光的應(yīng)用領(lǐng)域
1.科學(xué)研究：激光脈沖在科學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用魁兼，特別是在超快光學(xué)領(lǐng)域椭岩。它可以用于研究物質(zhì)的動態(tài)過程、分子振動璃赡、電子運動和化學(xué)反應(yīng)等。
2.醫(yī)學(xué)：激光脈沖在醫(yī)學(xué)影像學(xué)和治療中廣泛應(yīng)用献雅。例如碉考，飛秒激光可以用于角膜矯正手術(shù)，而皮秒激光可以用于皮膚去斑和紋身去除等挺身。
3.通信與信息技術(shù)：激光脈沖在光通信和信息技術(shù)領(lǐng)域具有重要地位侯谁。它可以實現(xiàn)高速光纖通信、光存儲和激光雷達等應(yīng)用章钾。
4.工業(yè)制造：激光脈沖在工業(yè)制造中被廣泛應(yīng)用墙贱。激光切割、激光焊接和激光打標(biāo)等應(yīng)用需要高峰值功率和精確控制的激光脈沖贱傀。
四惨撇、脈沖激光的未來發(fā)展
目前，超快激光技術(shù)正朝著“更高脈沖能量府寒、更高平均功率魁衙、更短脈沖寬度”目標(biāo)發(fā)展，亟需基礎(chǔ)理論株搔、發(fā)光材料剖淀、光電子器件、工程技術(shù)等多維度創(chuàng)新[2]纤房。
并且2023年諾貝爾物理學(xué)獎授予“采用實驗方法產(chǎn)生阿秒脈沖光纵隔，用于研究物質(zhì)中的電子動力學(xué)”，揭示了激光在超快領(lǐng)域的取得的重大進展炮姨，十分具有發(fā)展?jié)摿Π乒巍０⒚牍饷}沖的應(yīng)用是人類正在開拓的一個全新科學(xué)領(lǐng)域，它不僅能幫助科研人員分析原子和分子內(nèi)電子的運動過程剑令、原子核結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)物理學(xué)問題糊啡，也在為材料科學(xué)和生命科學(xué)等提供全新的研究手段∮踅颍總之棚蓄，由于具有極短的時間分辨堕扶，阿秒光脈沖已經(jīng)成為研究亞原子尺度的物理規(guī)律zui有力的工具，并且在控制化學(xué)合成梭依、從亞原子尺度研究生命現(xiàn)象等方面有著重要的應(yīng)用前景稍算。
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相關(guān)文獻：
[1] M Hentschel, R Kienberger, C Spielmann, G A Reider, N Milosevic, T Brabec, P Corkum, U Heinzmann, M Drescher and F Krausz. Attosecond metrology. Nature, 414, 2001.
[2]韋小明,巨文博,陳立宇等.超快激光的應(yīng)用場景及未來發(fā)展[J].廣東科技,2022,31(07):54-57.
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