超短脈沖激光是什么？

更新時間：2025-05-13

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超短脈沖激光是脈沖寬度（時間寬度）為幾皮秒到幾飛秒的激光。皮秒是時間單位，約為一萬億分之一秒。另一方面，飛秒也是一個時間單位，約為 1/1000 萬億秒。

據(jù)說光的傳播速度約為每秒30萬公里。然而，光在1皮秒內(nèi)傳播的距離約為0.3毫米，光在1飛秒內(nèi)傳播的距離約為0.3微米。

由此可見，超短脈沖激光是一種脈沖時間寬度極短的激光。脈沖是短時間內(nèi)發(fā)生較大變化的信號的總稱。

由于超短脈沖激光器的脈沖特性極短，對激光加工區(qū)域周圍幾乎沒有熱影響。此外，許多材料都可以進行高質(zhì)量的激光加工。

超短脈沖激光具有很高的峰值強度，并且由于與“多光子電離"相關(guān)的非線性吸收，即使在透明材料中也會引起強吸收，其中分子吸收多個光子并引起電離，或“由于光的強電場而引起的隧道電離"。

此外，通過將飛秒激光聚焦到透明材料內(nèi)部，可以對材料內(nèi)部進行三維加工。

此外，我們還可以處理各種加工材料，從高硬度金剛石到低硬度玻璃、軟樹脂、復(fù)合材料、石英和陶瓷。

超短脈沖激光幾乎不產(chǎn)生熱量，因此不會產(chǎn)生毛刺，并且可以精確到微米級進行調(diào)整。這允許進行鉆孔、修整和微紋理等精細(xì)加工。

此外，飛秒脈沖激光器可以比皮秒脈沖激光器進行更精確的加工。

然而，納秒脈沖激光器容易受到一定量的熱損傷，從而導(dǎo)致毛刺的產(chǎn)生。

激光振蕩方式大致可分為連續(xù)波和脈沖波兩種。具有連續(xù)振蕩機制的激光器稱為CW（連續(xù)波）激光器，其連續(xù)振蕩。

另一種稱為脈沖激光，它間歇性振蕩。

此外，脈沖振蕩有多種機制，例如直接調(diào)制、外部調(diào)制、Q開關(guān)和鎖模，每種機制都會產(chǎn)生不同的脈沖寬度。

超短脈沖激光器通常使用鎖模來處理皮秒和飛秒的脈沖寬度。由于時間和頻率之間的傅里葉變換關(guān)系，要產(chǎn)生超短脈沖，必須有足夠的光譜展寬和恒定的相位關(guān)系。實現(xiàn)這一條件的最佳方法是鎖模。

常見的鎖模技術(shù)有兩種：強制鎖模和被動鎖模（自鎖模）。

強制模式同步
強制鎖模是一種通過在激光腔內(nèi)放置損耗或相位調(diào)制器并將調(diào)制頻率與縱模間隔匹配來同步模式之間相位的方法。
被動鎖模
被動鎖模涉及在諧振器內(nèi)放置可飽和吸收器而不是調(diào)制器。這導(dǎo)致脈沖被吸收器截斷。后端因激光介質(zhì)飽和而被切斷，從而產(chǎn)生超短脈沖。

超短脈沖激光器的脈沖寬度在皮秒或飛秒范圍內(nèi)，由于其結(jié)構(gòu)，它們被歸類為昂貴的激光器。

振蕩波長根據(jù)應(yīng)用具有各種規(guī)格，從1微米波段紅外的基波到第二諧波綠光和第三諧波紫外光。此外，它們的范圍從適用于微加工的到適用于科學(xué)研究的，并且一般價格在數(shù)千萬日元左右。

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