奇特的飞秒激光

飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。科学家预测飞秒激光将为新能源的产生发挥重要作用。发现激光的历史还不到40年，它是目前人类观察发现微观世界，揭示超快运动过程的重要手段。

飞秒激光有这样一些特点:首先，飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒，一飞秒就是10的负15次方秒。它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍，是人类目前在实验条件下所能获得的最短脉冲。其次，飞秒激光具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，比目前全世界发电总功率还要多出百倍。另外飞秒激光能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域，使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高许多倍。

飞秒激光的出现使人类第一次在原子和电子的层面上观察到分子和原子在快速地运动着。由此飞秒激光在物理学、生物学、化学控制反应、光通讯等领域中得到了广泛应用。特别值得提出的是，由于飞秒激光具有快速和高分辨率特性，它在病变早期诊断、医学成像和生物活体检测、外科医疗及超小型卫星的制造上都有其独特的优点和不可替代的作用。飞秒激光技术是当今激光眼科学界的前沿技术。飞秒激光能聚焦到比头发的直径还要小得多的空间区域，用来进行微精细加工，可有效地治疗近视。

高强度飞秒激光的作用在物质上会使气态、液态、固态的物质瞬间变成等离子体。这种等离子体可以辐射出各种波长的激光。高功率飞秒激光与电子束碰撞还能够产生X射线飞秒激光，产生β射线激光，产生正负电子对。高功率飞秒激光还可以将大气击穿，从而制造放电通道，实现人工引雷，避免飞机、火箭、发电厂因天然雷击而造成的灾难性破坏。利用飞秒激光能够非常有效地加速电子，使加速器的规模得到上千倍的压缩。高功率飞秒激光与物质相互作用，能够产生足够数量的中子，实现激光受控核聚变的快速点火。

飞秒激光可以将其能量全部、快速、准确地集中在限定的作用区域，实现对玻璃、陶瓷、半导体、塑料、聚合物、树脂等材料的微细尺寸加工，具有其他激光加工无法比拟的优势:1．耗能低，无热熔区，“冷”加工;2．可加工的材料广泛，从金属到非金属再到生物细胞组织，甚至是细胞内的线粒体;3．高精度、高质量、高分辨率，加工区域可小于焦斑尺寸，突破衍射极限;4．对环境没有特殊要求，无污染。飞秒激光微加工是当今世界激光、光电行业中极为引人注目的前沿研究方向。世界各国学者在飞秒激光与材料相互作用机理研究方面已取得重大的进展，开发出以钛宝石激光器为主的飞秒激光微加工系统，开展了飞秒激光微纳加工的工艺研究，促进了多学科的融合，推动着飞秒激光微细加工技术向着低成本、高可靠性、多用途、产业化的方向发展。飞秒激光微加工技术将在超高速光通讯、强场科学、纳米科学、生物医学等领域具有广泛的应用和潜在的市场前景。

现代光通信的高速率、大容量的发展方向，要求光电器件的高度集成化。而集成化的前提是光电器件的微型化。因此，光电器件的微型化是当前光通信领域研究的前沿和热点。近年来，相比传统的光电技术，飞秒激光微加工技术将成为新一代光电器件的制造技术。国内外学者在光波导的制备技术等诸多方面进行了有益的探索，取得了很大的进展。