飞秒激光技术的发展历程
飞秒激光技术发展及其应用
超短脉冲展宽和压缩
Pulse stretcher
grating d f 2f d f
grating
两种主要放大方法：多通、再生
多通放大示意图
pump input
再生放大示意图
pump
output
gain
input/output
gain
polarizer Pockels cell
多通与再生的比较：
0.6 0.4 0.2 0.0 0 2 4 6
Time /ps
8
10
It is possible to replace fs Ti:sapphire laser with fs fiber laser in some areas.
高平均功率，高能量飞秒光纤CPA系统
输出平均功率：21W 重复频率：17MHz 单脉冲能量：1.2J 脉冲宽度：240fs
第七讲飞秒激光技术发展及其应用曾祥梅第七讲飞秒激光技术发展及其应用曾祥梅电子工程学院光电子技术系主要内容一飞秒脉冲激光产生二飞秒脉冲放大一飞秒脉冲激光产生二飞秒脉冲放大三阿秒脉冲的产生和测量四飞秒激光应用五总结三阿秒脉冲的产生和测量四飞秒激光应用五总结11飞秒激光脉冲的产生?光谱宽度和脉冲宽度的关系?激光模式和锁模?锁模技术被动锁模和饱和吸收体克尔透镜效应和钛宝石激光主动锁模其它锁模技术被动锁模和饱和吸收体克尔透镜效应和钛宝石激光主动锁模其它锁模技术光谱宽度和脉冲宽度的关系海森伯测不准原理限制
重复频率 输出能量 平均功率 光束直径
1 kHz 20 mJ 20 W 3 mm
10 kHz 1.8 mJ 18 W 1 mm
100 kHz 0.2 mJ 20 W 250 µm
Pump power 100 W
飞秒激光在眼科临床的应用
对于角膜表面的损伤或病变，飞秒激 光能够精确地去除病变组织，促进角 膜的自我修复。
白内障手术
晶状体乳化术
飞秒激光能够精确地击碎晶状体，并将其乳化，为人工晶状体的植入提供便利。
晶状体囊膜切开术
对于复杂的白内障手术，飞秒激光能够精确地切开晶状体囊膜，提高手术效果。
青光眼手术
房角切开术
利用飞秒激光将房角进行精确的切开，降低眼压，缓解青光 眼症状。
减少感染风险
飞秒激光手术过程中，由于无机械接 触，减少了感染的风险。
广泛的应用范围
飞秒激光适用于多种眼科手术，如角 膜手术、晶状体手术等。
局限性
设备成本高
飞秒激光设备成本较高，使得手术费 用相对较高。
不适用于所有患者
尽管飞秒激光手术应用广泛，但仍有 一些特定情况不适宜使用。例如，对 于患有某些慢性疾病或年龄过大的患 者，手术风险可能会增加。
小梁切除术
飞秒激光能够精确地切除小梁组织，改善房水引流，降低眼 压。
视网膜手术
视网膜脱离复位术
利用飞秒激光将视网膜进行精确的固 定，提高视网膜脱离复位手术的成功 率。
黄斑裂孔手术
对于黄斑裂孔的治疗，飞秒激光能够 提供精确的手术操作，促进裂孔的愈 合。
眼肿瘤手术
眼球摘除术
对于眼内的恶性肿瘤，飞秒激光能够提 供精确的手术操作，最大程度地保留眼 球的结构。
智能化手术辅助
研发更加智能化的手术辅 助系统，利用人工智能和 机器学习技术，实现手术 过程的自动化和智能化。
个性化治疗方案
根据患者的具体情况和需 求，制定更加个性化的治 疗方案，提高手术效果和 患者的满意度。
新应用领域的探索
新型手术方式
探索飞秒激光在眼科手术中的新应用 领域，如角膜移植、青光眼手术等， 拓展飞秒激光在眼科手术中的治疗范 围。
飞秒激光简介
東莞理工學院
Dongguan University of Technology
光电信息工程技术研究开发中心
二、中心概况——研究平台
1、 LED研发与检测平台
具有LED灯具及显示屏的设计与性能检测等领域的仪器
包括积分球、光色电分析系统、LED电源自动测试系统、GO1900L灯具配光曲线测试系统
承担广东省战略性新兴产业项目1项，与东莞多家LED企业进行产学研合作
光电信息工程技术研究开发中心
二、激光及其历史
3、结构及其原理
工作物质 ：提供增益介质 泵浦源：使介质出现粒子反转 谐振腔：增大激光能量
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Dongguan University of Technology
光电信息工程技术研究开发中心
二、激光及其历史
3、结构及其原理
案例：激光笔结构图
三、飞秒激光及其发展
2、飞秒激光的发展 2000年，维也纳技术大学、加拿大国家研究中心和比利斐尔德大学的 研究人员组成了国际课题组 首次报道了他们产生的单个脉冲为650as（10-18s）的X光脉冲。
阿秒脉冲宽度
東莞理工學院
Dongguan University of Technology
光电信息工程技术研究开发中心
Dongguan University of Technology
光电信息工程技术研究开发中心
目录
一、研发中心概况 二、激光及其历史 三、飞秒激光及发展
四、飞秒激光特点与作用
東莞理工學院
Dongguan University of Technology
光电信息工程技术研究开发中心
一、中心概况—中心简介
积分球
光色电分析系统
飞秒激光脉冲的发展及其应用
飞秒激光脉冲的发展及其应用飞秒激光脉冲的发展及其应用飞秒激光是过去20年间由激光科学发展起来的最强有力的新工具之一。
飞秒脉冲时域宽度是如此的短，目前已经达到了4fs以内。
1飞秒（fs） ,即10-15s ,仅仅是1千万亿分之一秒，如果将10fs作为几何平均来衡量宇宙，其寿命仅不过1min而已；飞秒脉冲又是如此之强，采用多级啁啾脉冲放大（CPA）技术获得的最大脉冲峰值功率可达到百太瓦（TW，即1012W）甚至拍瓦（PW，即1015W）量级，其聚焦强度比将太阳辐射到地球上的全部光聚焦成针尖般大小后的能量密度还要高。
飞秒激光完全是人类创造的奇迹。
近二十年来，从染料激光器到克尔透镜锁模的钛宝石飞秒激光器，以及后来的二极管泵浦的全固态飞秒激光器和飞秒光纤激光器，虽然说脉冲宽度和能量的记录在不断刷新，但最大进展莫过于获得超飞秒脉冲变得轻而易举了。
桑迪亚国家实验室的R.Trebino说:“过去10年中,（超快）技术已有显著改善, 钛蓝宝石激光器和现在的光纤激光器正在使这种(飞秒) 激光器的运转变得简洁和稳定。
这种激光器现在人们已可买到, 而10年前, 你却必须自己建立。
”比如，著名的飞秒激光系统生产商美国Clark-MXR公司将产生高功率飞秒脉冲的所有部件全部集成到一个箱子里，采用掺铒光纤飞秒激光器作为种子源，加上无需调整（NO Tweak）的特殊设计，形成了世界上独一无二，超稳定、超紧凑的CPA2000系列钛宝石啁啾脉冲放大系统。
这种商品化的系统不需要飞秒专家来操作，完全可以广泛应用于科研和工业上的许多领域里。
根据飞秒激光超短和超强的特点，大体上可以将应用研究领域分成超快瞬态现象的研究和超强现象的研究。
它们都是随着激光脉冲宽度的缩短和脉冲能量的增加而不断的得以深入和发展。
飞秒脉冲激光的最直接应用是人们利用它作为光源, 形成多种时间分辨光谱技术和泵浦/探测技术。
它的发展直接带动物理、化学、生物、材料与信息科学的研究进入微观超快过程领域, 并开创了一些全新的研究领域, 如飞秒化学、量子控制化学、半导体相干光谱等。
中国近视手术的发展历程
中国近视手术的发展历程
中国近视手术的发展历程可以追溯到20世纪80年代。
开始时，中国医生主要采用传统的角膜切削手术方法，例如光圈切削术和角膜镶嵌术，来治疗近视。
然而，这些方法存在着术后恢复时间长、疼痛感明显以及角膜形态改变的副作用。
随着激光技术的发展，中国于1994年开始进行LASIK（角膜
磨镶术）手术。
这种手术通过使用激光来切削角膜，然后将磨削的角膜再覆盖到原来角膜上，来改善近视。
LASIK手术具
有短暂的手术时间、术后恢复快以及视力回复稳定的优点，因此逐渐成为中国最主要的近视矫正手术方法。
随着技术的不断进步，中国医生也开始采用SMILE（微创激
光角膜磨削术）手术来治疗近视。
相比较LASIK手术，SMILE手术不需要切削角膜，而是通过激光直接在角膜内部
形成一个小的圆盘，然后通过一个小的切口将其取出。
这种手术具有切口更小、对角膜的损伤更小以及手术时间更短的特点，因此受到越来越多的中国近视患者的青睐。
此外，中国还开始采用屈光内窥镜、晶体植入术等先进技术来治疗近视。
这些新技术在保持眼部结构的完整性的同时，能够有效改善近视，提高视力。
总的来说，中国近视手术的发展历程经历了从传统手术到激光手术，再到创新技术的转变。
随着技术的不断进步，中国的近视手术水平在全球范围内也处于领先地位。
信息检索论文-飞秒激光技术的发展和应用
信息检索与利用专题检索报告课题：飞秒激光技术的发展和应用学院物理与光电工程学院专业电子科学与技术班级 12（6）班学号XXX姓名XXX手机 XXX指导教师XXX2015年04月28日一、课题分析飞秒：飞秒（femtosecond）也叫毫微微秒，简称fs，是标衡时间长短的一种计量单位。
1飞秒只有1秒的一千万亿分之一，即1e−15秒或0.001皮秒（1皮秒是，1e−12秒）。
即使是每秒飞行30万千米的光速，在一飞秒内，也只能走300纳米。
飞秒激光：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，也就是1/1000万亿秒，它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍。
这是飞秒激光的第一个特点。
飞秒激光的第二个特点是具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，比全世界发电总功率还要多出百倍。
飞秒激光的第三个特点是，它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数倍。
选题的原因及意义：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、医学成象和生物活体检测、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。
关键词：飞秒，激光，飞秒激光。
Keyword：femto-second laser fs laser选用的数据库：1、中文数据库：中国期刊网（CNKI），万方数据资源系统，维普中文期刊数据库，超星数字图书馆电子图书（读秀学术搜索）2、外文数据库：ISI web of knowledge，Elsevier SDOL电子期刊二、检索步骤及结果a)检索过程1.中国知网（CNKI）进入广东工业大学图书馆——中文数据库——中国期刊网——高级检索。
（1）检索式：篇名=飞秒激光的发展or飞秒激光的应用匹配方式：模糊结果：100条【中国学术期刊网络出版总库（64），中国博士学位论文全文数据库（12），中国优秀硕士学问论文全文数据库（8），中国重要会议论文全文数据库（13），国际会议论文全文数据库（2），中国重要报纸全文数据库（1）】（2）检索式：主题=飞秒激光的发展or飞秒激光的应用匹配方式：精确结果：27【中国学术期刊网络出版总库（17），特色期刊（1），中国博士学位论文全文数据库（4），中国优秀硕士学问论文全文数据库（4），中国重要会议论文全文数据库（1）】分析：第一次的检索数量太大了，所以调整检索式，减少搜索范围，结果数量合适，所以就采取第3种检索式。
飞秒激光
光爆破的原理
数千万的激光脉冲连接一起
光爆破的原理
当角膜瓣掀开时，气体和水被吸收或释放出来。
形成一个分开的平面
光爆破的原理
激光脉冲按某一角度彼此堆积可劈开角膜
飞秒激光在眼科手术的应用
屈光手术
Lasik手术中制作角膜瓣 Femto- ICRS，intra corneal ring segments
常规lasik
波前像差引导的lasik（有或没有虹膜跟踪） 飞秒激光+常规lasik
飞秒+波前像差引导的lasik
LASIK
目前全世界最主流的屈光手术
美国FDA数据：现在每年接受LASIK手术患者的
数量为120-140万，年增长速度为17％
我国每年大概80-100万例手术.
LASIK手术的优势
手术不损伤角膜上皮，恢复较快 术后疼痛不严重，疼痛时间短 手术对角膜前弹力层影响小，几乎不出现Haze 术后不需要长期用药
手术过程
调整并确认治疗参数，然后进行治疗
飞秒激光制瓣的特点
制瓣时间（8.5mm）：6 秒 角膜瓣厚度：90µm ~ 400µm, 直径：5.0~9.5mm，以0.1mm增减 切削角度：30~90° 以1°增减 角膜瓣的实际厚度与设计厚度误差约±2 µm
飞秒激光制瓣的优点
LASIK手术的基本过程
一、角膜瓣的制作
二、准分子激光对角膜瓣下组织的切削
LASIK手术过程
LASIK手术过程 ：制作角膜瓣
LASIK手术过程 ：制作角膜瓣
LASIK手术过程 ：制作角膜瓣
LASIK手术过程 ：制作角膜瓣
LASIK手术过程 ：角膜瓣制作成功
LASIK手术过程 ：激光切削
飞秒激光器
飞秒激光是过去20年间由激光科学发展起来的最强有力的新工具之一。
飞秒脉冲时域宽度是如此的短，目前已经达到了4fs以内。
1飞秒（fs）,即10-15s ,仅仅是1千万亿分之一秒，如果将10fs作为几何平均来衡量宇宙，其寿命仅不过1min而已；飞秒脉冲又是如此之强，采用多级啁啾脉冲放大（CPA）技术获得的最大脉冲峰值功率可达到百太瓦（TW，即1012W）甚至拍瓦（PW，即1015W）量级，其聚焦强度比将太阳辐射到地球上的全部光聚焦成针尖般大小后的能量密度还要高。
飞秒激光完全是人类创造的奇迹。
近二十年来，从染料激光器到克尔透镜锁模的钛宝石飞秒激光器，以及后来的二极管泵浦的全固态飞秒激光器和飞秒光纤激光器，虽然说脉冲宽度和能量的记录在不断刷新，但最大进展莫过于获得超飞秒脉冲变得轻而易举了。
桑迪亚国家实验室的R.Trebino说:“过去1 0年中,（超快）技术已有显著改善, 钛蓝宝石激光器和现在的光纤激光器正在使这种(飞秒) 激光器的运转变得简洁和稳定。
这种激光器现在人们已可买到, 而10年前, 你却必须自己建立。
”比如，著名的飞秒激光系统生产商美国Clark-MXR公司将产生高功率飞秒脉冲的所有部件全部集成到一个箱子里，采用掺铒光纤飞秒激光器作为种子源，加上无需调整（NO Tweak）的特殊设计，形成了世界上独一无二，超稳定、超紧凑的CPA2000系列钛宝石啁啾脉冲放大系统。
这种商品化的系统不需要飞秒专家来操作，完全可以广泛应用于科研和工业上的许多领域里。
根据飞秒激光超短和超强的特点，大体上可以将应用研究领域分成超快瞬态现象的研究和超强现象的研究。
它们都是随着激光脉冲宽度的缩短和脉冲能量的增加而不断的得以深入和发展。
飞秒脉冲激光的最直接应用是人们利用它作为光源, 形成多种时间分辨光谱技术和泵浦/探测技术。
它的发展直接带动物理、化学、生物、材料与信息科学的研究进入微观超快过程领域, 并开创了一些全新的研究领域, 如飞秒化学、量子控制化学、半导体相干光谱等。