超快激光的新前沿_阿秒科学_苍宇
超快激光技术的研究与发展
超快激光技术的研究与发展随着科技的不断进步，超快激光技术在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
超快激光技术具有极高的时间分辨率和空间分辨率，可以实现对物质中微观过程的观测和调控。
本文将从超快激光技术的基本原理、应用领域以及未来发展方向三个方面，对超快激光技术进行研究与探讨。
一、超快激光技术的基本原理超快激光技术是利用超短脉冲激光产生超快激光脉冲，以纳秒、皮秒乃至飞秒为时间单位。
超快激光的超短脉冲使其具有极高的时间分辨率，能够研究物质中的超快动态过程。
其原理是通过调整激光的频率和相位差，在时间和空间上实现超快激光脉冲的聚焦和放大，从而实现对物质的高分辨率观测和控制。
二、超快激光技术的应用领域1. 生物医学领域超快激光技术在生物医学领域中有着广泛的应用。
利用超快激光技术可以研究生物分子的振动与电子激发过程，探索生物体内化学反应和生理过程的机理。
此外，在医学图像学中，超快激光技术也可以实现对活体组织的快速成像，从而提高疾病的早期诊断和治疗效果。
2. 材料科学领域超快激光技术在材料科学领域中的应用也非常广泛。
通过超快激光技术可以实现对材料表面的微观结构和动态过程的观测与控制，从而改善材料的性能和功能。
此外，利用超快激光技术还可以进行材料的精密切割和加工，提高制造工艺的效率和精度。
3. 能源研究领域超快激光技术在能源研究领域中也有着重要的应用价值。
例如，通过超快激光技术可以实现对光催化材料中的电子和能量传输过程的研究，为光催化材料的设计和合成提供理论指导。
此外，超快激光技术还可以用于太阳能电池的研究和开发，提高太阳能转换效率。
三、超快激光技术的未来发展方向目前，超快激光技术仍然面临一些挑战与困难。
例如，激光功率的提高、脉冲持续时间的缩短以及激光系统的稳定性等问题需要进一步解决。
未来，超快激光技术的发展方向将主要集中在以下几个方面：1. 提高激光的功率和稳定性为了实现更高分辨率和更快速度的观测和控制，超快激光的功率需要进一步提高。
阿秒科学的概念
阿秒科学的概念阿秒科学是一种物理学研究中的新概念，代表了一种极快速度下时间测量的技术与方法。
所谓阿秒（attosecond），是时间单位，它等于1秒的十亿分之一，也就是纳秒的千分之一，皮秒的百万分之一，飞秒的十亿分之一，飞秒又等于一兆分之一。
一个阿秒非常短暂，如果时间的概念里一秒钟等于地球到太阳的距离，那么一个阿秒的长度，大约相当于一根头发的宽度。
阿秒科学研究时间尺度最短的物理现象，主要关注光电子的行为。
其实，阿秒科学的发展是伴随激光技术蓬勃发展而来的。
激光技术的发展为人们观察、测量和操作阿秒级别的现象提供了可能。
阿秒科学的发展对动态研究微观粒子的行为提供了一种全新的、前所未有的方法。
在以前，科学家只能观察到一些微观粒子的平均行为，而现在，阿秒科学则能够看到微观粒子的瞬间行为。
那么为什么阿秒科学如此重要呢？一方面，阿秒科学的发展能够帮助人们更深入地了解量子物理的基本规律。
在阿秒级别下，物质的基本行为被理论和实验重新定义，使得一些传统上难以理解的问题得以解决。
另一方面，阿秒科学的应用有很多，比如用于纳米电子器件的瞬态响应研究、量子力学规律的验证、电子做动力学研究等等。
不过，阿秒科学的研究过程并不容易。
由于时间尺度极短，传统的测量和观察方法无法应对。
因此，科学家们发展了一系列的技术方法来解决这些问题，比如阿秒脉冲激光技术、高能量电子束成像技术、动态电子衍射技术等等。
这些技术的发展为阿秒科学的研究提供了必要的工具和手段。
从阿秒科学的发展来看，它在理论研究和实际应用上都有着广阔的前景。
随着技术的进一步发展，人们对阿秒级别的研究将会越来越深入，这将有助于我们更好地理解微观世界的奥秘，推动科学的进步。
总之，阿秒科学是一种具有重要意义的新兴学科，它以极短时间尺度下的物理现象研究为核心内容。
通过阿秒科学的发展，人们能够更深入地了解微观世界的基本规律，解决一些难以理解的问题，同时也对人类社会的发展带来了诸多应用和启示。
超快光学研究的最新进展
超快光学研究的最新进展超快光学研究是一种前沿的交叉学科研究，它涵盖了物理学、化学、生物学、材料科学等多个领域。
超快光学研究利用飞秒激光调控和测量分子、原子和凝聚态材料的超短时间动态过程，可以揭示材料的光电响应机制、生物分子的结构和功能等基本科学问题。
本文将介绍超快光学研究的最新进展。
一、飞秒激光技术的发展飞秒激光技术是超快光学研究的关键技术之一。
飞秒激光具有超短的脉冲宽度、高峰值功率和单色性等优良特性。
飞秒激光最早是利用Tisapphire晶体激光器发射在775纳米波长处的激光，但是由于其效率不高，成本高昂，限制了飞秒激光技术的广泛应用。
现代飞秒激光技术已经发展到采用柿子树晶体或Ytterbium晶体等低成本材料来代替Tisapphire晶体，实现更高效的激光发射。
其中，柿子树晶体激光器具有高效、紧凑、可靠等优点，成为目前飞秒激光技术的主要发展方向之一。
二、超快光学实验技术的发展随着飞秒激光技术的发展和进步，超快光学实验技术也不断得到完善。
例如，在超快光学实验中，对光的探测的要求也越来越高。
随着光学系统精度的提高，超快光学实验中光的探测也实现了高精度。
此外，高斯光束、光学空穴透镜等新型超快光学器件的研究也成为了当前超快光学实验技术的另一个热点。
这些技术的应用，可以提高超快光学测量的精度和快速性。
三、超快光学在生物医学领域的应用超快光学技术在生物医学领域的应用逐渐成为一个热门话题。
例如，通过利用脉冲宽度为飞秒级别的激光器，利用声称相位成像技术，可以对细胞和组织进行非侵入性的三维显微成像。
这种基于成像技术的超快光学方法，可以直接揭示细胞和组织的组织结构、分子分布等信息。
此外，超快光学技术在分子成像、药物研发等方面也有着广泛的应用。
四、超快光学在材料科学领域的应用超快光学技术在材料科学领域的应用也越来越受到关注。
通过超快光学实验，可以探测材料的光电响应机制、光子结构等重要信息。
这种基于超快光学研究的光电特性的分析方式，可以为材料的光电器件的研究和设计提供重要的理论指导和实验支持。
超快激光的新前沿_阿秒科学
阿秒激光脉冲在其产生和测量上究竟有哪些特 点 ,现在面临的问题是什么 ? 下面结合飞秒脉冲激 光的产生和测量对这些问题作一全面介绍.
1 周期量级的飞秒激光
根据测不准原理 ,极宽的光谱带宽才能支持极 短的脉冲宽度 ,因此 ,要得到脉宽极窄的激光脉冲 , 必须对激光的光谱进行充分的展宽. 而实现这一目
在阿秒科学中 ,主要的问题是从可见光发展起 来的方法不能简单地推广到高次谐波的超紫外区 域. 没有人知道如何将一束高次谐波分成完全相同 的两束 ,而且对目前我们已知的非线性介பைடு நூலகம்来说 ,脉 冲的强度还不足以产生非线性响应.
最近 ,希腊 FORTH 实验室的物理学家们[6] 已经 提出并演示了一种方法来解决这些问题. 首先他们 在产生高次谐波之前就将激发脉冲分成完全相同的 两束 ,有效地解决了产生两个完全相同的脉冲的问 题. 他们解决第二个问题的方法是使用离化的气体 产生高次谐波 ,因为离化气体更容易产生高次谐波. 而同时离化气体还充当了非线性介质 ,以测量脉冲 序列中的脉冲宽度.
30 卷 (2001 年) 11 期
变和控制物质性质和状态的能力. 这就使物理学研 究的范围得到了极大的扩展 ,许多传统的物理概念 受到了强烈的冲击和挑战 ,一门崭新的学科 ———强 场物理[2] 正在诞生.
在这种情况下 ,阿秒脉冲的产生和应用成为人 们奋斗的新目标. 然而 ,要突破现今 317fs 这样一个 对 800nm 波长的激光来说不到两个光学周期的脉宽 界限 ,无论在理论上还是实验上都面临巨大的挑战 , 因此 ,极端条件下的非线性光学和阿秒科学将是未 来几年里超快光子学中最热门的研究课题[3] .
飞秒激光技术在科学研究中的应用
飞秒激光技术在科学研究中的应用作为一种新兴的光学技术，飞秒激光技术因其超快速的响应和微小的光学波长而备受瞩目。
在过去的二十年里，飞秒激光技术在材料科学、化学、生物等多个领域都有广泛的应用，成为近几年来最受欢迎的研究工具之一。
本文将介绍飞秒激光技术在科学研究中的应用，并对其未来的应用前景进行展望。
一、飞秒激光技术的基本原理首先需要了解飞秒激光技术的基本原理。
飞秒激光技术是一种超快速的激光技术，其激光脉冲的持续时间仅为飞秒级别，即1秒内发生的次数为10¹⁵，因此也被称为超短激光技术。
飞秒激光技术以一定的泵浦能量输入样品光团，该能量非常的小，无法改变样品的温度，密度等基础性质。
但是，由于超快速的响应特性，飞秒激光与样品相互作用时会产生非常强烈的局部场，将样品加热到非常高的温度，并且经过短暂的时间就会冷却回去。
这一过程类似于一种“烤焦即焕新”的过程，即飞秒激光的微小功率集中于样品的局部区域，将其加温后再冷却，从而使材料的内部结构发生变化。
这样，飞秒激光技术就可以作为一种非常精确而有力的加工工具，将物质加热并产生非常短暂但高度能量密度的局部场，以实现样品上的各种操作。
二、飞秒激光技术在材料科学中的应用飞秒激光技术在材料科学中的应用十分广泛。
首先是在制造纳米器件方面的应用。
利用飞秒激光技术可以制造出非常细微的设备和结构，同时攻克了传统机械加工技术所面临的纳米尺度加工难题，具有更大的预测性和可控性。
这项技术广泛应用于半导体加工、微机电系统制造和纳米器件制造等领域。
另外，飞秒激光技术还可用于材料微观结构分析和表面改性，通过控制激光工艺参数、改变材料表面能量状态，改善材料的物理和化学性能。
例如，使用飞秒激光技术可以制造出非常精细的金属纳米结构，具有优异的可见光透过率和电学性能；同时，它还可以在不影响材料内部结构的情况下改变材料表面的形貌，从而实现材料表面的精密工艺处理，如通过制造非常细密的孔洞或精密的凹凸点阵等得到更多的物理或化学特性。
超快激光的新前沿——阿秒科学
苍 宇 魏志义 张 杰
中国科学院物理研究所光物理实验室 北京
摘 要 超短脉冲激光正在进行着从飞秒
向阿秒
的跨越 这一跨越对于激光原理
和激光应用来说都有很重要的意义 文章通过阿秒脉冲与飞秒脉冲比较来介绍超快激光的新前沿 ) ) ) 阿秒科学 包
括阿秒科学的诞生 !现状以及由于阿秒脉冲的产生而出现的阿秒科学的概况
物理
垒发生隧道电离 紧接着 在激光场的下半个周期
里 许多自由电子又随着激光场的转向得到了向心
的加速度 快速地与离子核复合 这种快速的振荡运
动 束缚 自由 束缚 可以诱导出 ÷ 射线波段的
高次谐波 诱导这些谐波能够达到非常高的阶数 大
于
在时间域内 这些谐波的组合对应着一串
阿秒的远紫外脉冲序列 最近已经有实验用高次谐
如 使用能量高度集中的飞秒激光脉冲进行微加工
据德国汉诺威的激光中心报道 由于飞秒脉冲与物
质的非热相互作用 比起普通的激光更有利于开展
超精细结构的生产制造 这对于复杂形状的微加工
具有特别的价值 另外 这一技术还可用于复杂的脑
外科及眼科手术中 德国 ∞ 大学的 & 采用高
强度钛蓝宝石单束激光 发明了目前世界上最精细
个成语来自于当时欧洲人对哥伦布发现新大陆的一种表示 后来这句话也用来对其他领域探险成功的表示 例
如在原子核领域 这种探险的榜样是恩#费米在原子核领域内进行的第一次核反应试验
今年 月 日是费米的百年诞辰 许多单位 如芝加哥大学的费米实验室 !意大利的 ° 大学和美国的能
路不对称性的变化 两个波一先一后地到达非线性
材料 引起非线性响应信号发生相应改变 观察非线
超快速激光技术的研究及其应用前景
超快速激光技术的研究及其应用前景激光技术是当今世界上最先进、应用最广泛的技术之一。
近年来，随着科学技术的飞速发展，超快速激光技术成为了激光技术领域的热点之一。
一、超快速激光技术的概念及原理超快速激光技术是指激光脉冲宽度在飞秒级别（10^-15秒）或皮秒级别（10^-12秒）的激光技术。
它的原理是利用超快速激光的瞬时强度和高峰功率，对材料进行控制和改变。
二、超快速激光技术的应用超快速激光技术的应用非常广泛，下面就对其几个常见的应用进行介绍：1、生物医学领域：超快速激光技术可以用于生物医学领域的成像、治疗等方面。
例如，可以用来进行视网膜成像、医疗手术切割等。
2、材料加工领域：利用超快速激光技术可以对各种材料进行加工，可用于高精度加工、仿生材料加工、纳米材料制备等。
3、光电子学领域：超快速激光技术可以被应用于各种光学器件中，并可用于观察分子振动、分子光谱学、超快速物理化学等分子级光谱学实验。
三、超快速激光技术的未来发展趋势1、应用范围更广：未来超快速激光技术不仅会涉及到生物医学、材料加工和光电子学等领域，还会涉及到更多的科学研究领域。
2、技术更加先进：未来超快速激光技术的技术将会更加先进，可以实现更高的精度、更快的速度，用于更复杂的实验操作。
3、商业化程度更高：未来的超快速激光技术不仅会用于学术研究，而且还会逐渐被商业领域所接受，用于生产制造和产业应用。
总之，随着超快速激光技术的不断发展，其应用领域将会越来越广，技术也将会越来越先进，商业化程度也将会越来越高。
超快速激光技术对于现代科技的发展具有重要的意义，未来的超快速激光技术将有助于人类更好地理解和控制自然界。
产生阿秒激光脉冲的实验方法
产生阿秒激光脉冲的实验方法产生阿秒激光脉冲的实验方法引言：阿秒激光是当今光学研究领域的前沿技术之一，它的特点是在极短的时间内就能释放出极高能量的脉冲。
阿秒激光在物理、化学和生物学等领域都有广泛的应用，被誉为“光束的极限”。
本文将介绍如何产生阿秒激光脉冲的实验方法，以及这项技术的应用。
一、基本原理阿秒激光产生的基本原理是通过激光脉冲的超快速调制和放大来实现。
在基础激光器上产生一个连续的激光束，然后通过非线性光学晶体进行频率转换，产生一个高能量、短时间的激光脉冲。
这个过程需要精确的光学组件和相干光源的支持，才能获得稳定且高质量的阿秒激光脉冲。
二、实验方法1. 光学系统的搭建要产生阿秒激光脉冲，首先需要搭建一个稳定的光学系统。
光学系统包括激光器、振荡器、光学晶体、光学透镜和光学探测器等组件。
通过使用高精度的光学元件，可以实现激光束的精确控制和调制。
2. 脉冲放大系统在产生激光脉冲的过程中，需要经历放大过程。
通过使用放大器，可以将较弱的激光脉冲放大到足够强度，以产生阿秒激光脉冲。
放大器的选择和优化对于获得高质量的激光脉冲至关重要。
3. 调制和压缩系统为了产生阿秒激光脉冲，还需要进行激光脉冲的调制和压缩。
调制可以通过光纤或非线性晶体来完成，而压缩则需要使用光学反射器和光学延迟器等光学元件。
优化调制参数和控制各个组件之间的相互作用是实现高质量阿秒激光脉冲的关键。
三、应用领域1. 物理学阿秒激光在物理学领域有广泛的应用，例如在纳米尺度物质表征方面。
由于阿秒激光脉冲的时间分辨率非常高，可以观察到原子级别的动态过程。
这对于研究材料的结构和性质具有非常重要的意义。
2. 化学学在化学研究中，阿秒激光可以用于实时观察和控制化学反应的过程。
通过短时间间隔内的光谱测量，可以揭示化学反应发生的机理，并优化化学过程。
这对于新材料的合成和能源转化有重要的应用价值。
3. 生物医学阿秒激光在生物医学研究中也有广泛的应用。
通过观察生物分子的动态变化和光敏反应过程，可以对生物体进行非侵入性的探测和治疗。
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在阿秒科学中 , 主要的问题是从可见光发展起 来的方法不能简单地推广到高 次谐波的超紫 外区 域 .没有人知道如何将一束高次谐波分成完全相同 的两束 , 而且对目前我们已知的非线性介质来说 , 脉 冲的强度还不足以产生非线性响应 .
最近 , 希腊 FORTH 实验室的物理学家们[ 6] 已经 提出并演示了一种方法来解决这些问题 .首先他们 在产生高次谐波之前就将激发脉冲分成完全相同的 两束 , 有效地解决了产生两个完全相同的脉冲的问 题 .他们解决第二个问题的方法是使用离化的气体 产生高次谐波 , 因为离化气体更容易产生高次谐波 . 而同时离化气体还充当了非线性介质 , 以测量脉冲 序列中的脉冲宽度 .
2 阿秒脉冲的测量
理论家已经预言 , 本质上高次谐波可以实现相 当好的同步以产生阿秒脉冲序列 , 其中每个脉冲约 为 100 阿秒 .如果是这样的话 , 许多实验室可能已经 产生了这样的脉冲 , 但在还没有人想出测量这么快 的光学事件的方法之前 , 我们又如何知道它是否发 生了呢 ?
一个寻找灵感的途径就是借鉴目前用于飞秒脉 冲测量的方法 ———自相关法 .自相关本质上就是用 脉冲自己测量自己 .具体地说 , 就是先将一个脉冲分 成完全相同的两个 , 然后在可调范围内造成两个相 同脉冲在迈克耳孙干涉仪两臂上的延迟 , 再使它们 都通过非线性光学材料 .当两臂完全等长时 , 两个脉 冲会同时到达非线性材料 , 这时的信号最强 .随着光 路不对称性的变化 , 两个波一先一后地到达非线性 材料 , 引起非线性响应信号发生相应改变 .观察非线 性响应的变化 , 使我们能测出两脉冲重叠程度随光 程差 Δx 变化的情况 , 脉冲的宽度就简单地 正比于 Δx c .
Abstract In the visible and near infrared region ultrafast lasers have reached a pulsewidth of 3.7fs , which is about one period of the wave .This heralds the new age of attosecond pulses , which have been observed in the XUV region through high-harmonic generation .In this paper , new developments of ultrafast lasers , the possibilities of attosecond pulse generation and potential applications are discussed . Key words ultrashort laser pulses , attosecond science
这是一个非常有创新性的主意 , 但还是有点不
30 卷 (2001 年)11 期
足 , 这就是观察到的信号太复杂 .但是 , 信号中确实 有一部分是标志高次谐波的干涉条纹 , 这个干涉条 纹所显示的脉冲序列正是我们所期待的 , 序列中每 一个脉冲宽度约为 100attosecond .
所有上述对阿秒脉冲结果的解释依赖于更细致 的理论分析 , 如果分析是正确的话 , FORTH 就解决 了阻碍阿秒科学发展的主要问题 , 通过这一工作 , 实 验上的阿秒科学就可以登台亮相了 , 人们也真正进 入了阿秒科学时代 .
＊ 国家自然科学基金(批准号 :19825110)资助项目 2001 -01 -16 收到初稿 , 2001 -03-13 修回
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的的原理就是由自相位调制和光学克尔效应(又称 非线性克尔效应 , 如图 1 所示)引起光谱展宽 , 并通 过克尔效应的自聚焦效应实现克尔透镜锁模 , 从而 得到脉宽较窄的锁模脉冲序列 .
正如激光的发明引起了光学领域的一场巨大的 革命一样 , 超短脉冲激光的产生使人类探索许多未 知领域及发现新的物理规律的梦想成为现实 .自然 界中存在着许多以前受测量手段的时间分辨率限制 而无法认识的超快现象 , 如分子尺度上的运动 , 单分 子的振动及转动 , 液体或晶格的振动及转动 , 化学键 的断裂和形 成都发生 在飞秒(1fs =10-15 s)到皮 秒 (1ps =10-12 s)的范围 .锁模技术使激光脉宽一下子 缩短到了飞秒的数量级 , 终于为研究这些超快现象 提供了时间分辨的可能 .1999 年 , 20 世纪末 的诺贝 尔化学奖授予了美国埃及裔科学家 Ahmed Zewail[ 1] , 表彰他在超快光谱和飞秒化学方面的开拓性工作 . 他利用基于飞秒脉冲的抽运探测技术成功地控制了 化学键的断裂和成键 , 同时制造了一种飞秒量级的 分子“照相机” , 以实时检测化学反应 , 观察由反应物 到生成物的中间态 .而飞秒脉冲引出的新学科不仅 有超快化学 , 还有超快物理学和超快生物学 .目前啁 啾脉冲放大技术的使用 , 使得在台面尺度实现激光 峰值功率超过 100TW(1TW =1012W)成为现实 .这样 的超短 、超强激光脉冲聚焦后所产生的电场强度大 大超过了原子内的电场强度 , 从而使人类终于拥有 了可以彻底改变和控制物质中电子的运动并进而改
组合光谱的超宽的频宽才会变得有用 .目前最宽带
的啁啾镜的设计都仅能够在 200THz 的范围内获得
色散补偿和高反射率 , 很明显 , 这对进一步减少脉冲
宽度又设置了一个限制 .显而易见 , 在可见和近红外
波段产生超短脉冲的难点是设计和制造带宽更宽并
能色散补偿的啁啾镜 .最后 , 即使这种组合光谱的技
可以改变原子势垒形状时 , 这时的电子在变形的势
垒中的运动变得非常偏离简谐振荡 .这样的高阶非
简谐振荡(束缚 -束缚)可以诱导出短波长的高次谐
ห้องสมุดไป่ตู้
波 .随着激光场的进一 步增强 , 原子势垒的变 形加
剧 , 在上半个激光周期的电场的作用下电子穿越势
物理
垒发生隧道电离 , 紧接 着 , 在激 光场的下半个 周期 里 , 许多自由电子又随着激光场的转向得到了向心 的加速度 , 快速地与离子核复合 , 这种快速的振荡运 动(束缚 -自由 -束缚)可以 诱导出 X 射线 波段的 高次谐波 .诱导这些谐波能够达到非常高的阶数(大 于 100).在时间域内 , 这些谐波的组合对应 着一串 阿秒的远紫外脉冲序列 .最近已经有实验用高次谐 波得到阿秒脉冲信号了[ 5] , 但阿秒脉冲真正得到应 用仍然还有一段很长的路要走 .
阿秒激光脉冲在其产生和测量上究竟有哪些特 点 , 现在面临的问题是什么 ? 下面结合飞秒脉冲激 光的产生和测量对这些问题作一全面介绍 .
1 周期量级的飞秒激光
根据测不准原理 , 极宽的光谱带宽才能支持极 短的脉冲宽度 , 因此 , 要得到脉宽极窄的激光脉冲 , 必须对激光的光谱进行充分的展宽 .而实现这一目
图 1 克尔效应示意图
但是经过光谱展宽的激光脉冲在非线性介质里 传播时其色散效应很明显 , 这就使最终得到的脉宽 比光谱实际支持的最短脉宽要宽 .因此 , 我们还要对 色散进行补偿才能得到超短脉冲激光 .虽然得到超 短脉冲的手段各异 , 包括在激光器腔内直接获得 、光 参量放大及光纤压缩等 , 但根本上都必须实现以下 的步骤 :利用光谱展宽实现脉冲压缩 、锁模以及色散 补偿 .传统上实现这一过程的主要技术为光纤 -光 栅对技术 .利用光纤内充入的惰性气体作为非线性 介质 , 实 现光 谱展宽 , 利 用光 栅作 色 散补 偿 .1999 年 , 荷兰一个研究小组以腔倒空的飞秒钛宝石激光 作种子光源 , 通过采用标准的硅光纤展宽光谱及光 栅补偿色散后 , 得到 4.9fs 的世界记录 .一年后维也 纳技术大学的研究人员通过使用一种充惰性气体的 中空心波导为非线性光学介质后 , 同样对放大激光 进行了光谱展宽并压缩 , 得到了 3.7fs 的结果 .这样 的激光脉冲对于可见光而言 , 还不到两个光学振荡 周期 .
3 阿秒脉冲的应用
我们知道 , 飞秒脉冲近年来已获得了广泛的应 用 , 如抽运探测超快光 谱学 、荧 光上转换飞秒 光谱 学 、量子系统相干控制等 .A .Zewail 正是由于应用这 些相关的技术来测量飞秒尺度下的化学键断裂等飞 秒化学上的工作而获诺贝尔化学奖 .
除此以外 , 超快光谱学还有助于对半导体中载 流子行为进行研究和对热化过程进行测量 .在分子 超快光谱学里 , 用 10fs 的时间分辨率可以测量分子 的振动 .用超快光谱学还能对 THz 范围的纳米级量 子点的声学共振进行研究 .
缩结果 ;(c)毫焦耳脉冲通 过冲氪的 光纤后的 压缩结果 ;(d)从钛
宝石激光振荡器得到的脉冲.
[ 由(a)到(d)的点和(a)上的线表示测得数据 ;由(b)到(d)的线代
表自相关法得到脉宽所做的拟合曲线]
一个超宽的频带来支持仅含一个光学周期的极短的
超短光脉冲 , 也只有当我们能实现色散补偿时 , 这些
30 卷 (2001 年)11 期
变和控制物质性质和状态的能力 .这就使物理学研 究的范围得到了极大的扩展 , 许多传统的物理概念 受到了强烈的冲击和挑战 , 一门崭新的学科 ———强 场物理[ 2] 正在诞生 .
在这种情况下 , 阿秒脉冲的产生和应用成为人 们奋斗的新目标 .然而 , 要突破现今 3.7fs 这样一个 对 800nm 波长的激光来说不到两个光学周期的脉宽 界限 , 无论在理论上还是实验上都面临巨大的挑战 , 因此 , 极端条件下的非线性光学和阿秒科学将是未 来几年里超快光子学中最热门的研究课题[ 3] .