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飛秒激光器的原理及作用

來源：武漢新特光電技術(shù)有限公司 2020年08月11日 15:03 1171

　　激光是基于受激發(fā)射放大原理而產(chǎn)生的一種相干光輻射。處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，在沒有任何外界作用下，激發(fā)態(tài)原子會(huì)自發(fā)輻射而產(chǎn)生光子。而在有外界作用下，則會(huì)增加兩種新的形式：受激輻射和受激吸收。激光是通過受激輻射來實(shí)現(xiàn)放大的光，而光和原子系統(tǒng)相互作用時(shí)，總是同時(shí)存在著自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收(在有外界作用下，自發(fā)輻射相對(duì)較弱，可以忽略)。

　　飛秒激光器的原理

　　飛秒激光器為了能產(chǎn)生激光，就必須使受激輻射強(qiáng)度超過受激吸收強(qiáng)度，即使高能態(tài)的原子數(shù)多于低能態(tài)的原子數(shù)。這種不同于平衡態(tài)粒子分布的狀態(tài)稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。也就是，飛秒激光器要產(chǎn)生激光，必須實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。

　　粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布是產(chǎn)生激光的一個(gè)必要條件，而要實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布和產(chǎn)生激光還必須滿足三個(gè)條件：

　　①要有能形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的物質(zhì)，即激活介質(zhì)(這類物質(zhì)具有合適的能級(jí)結(jié)構(gòu));

　?、谝斜匾哪芰枯斎胂到y(tǒng)給激活介質(zhì)能量，使盡可能多的原子吸收能量后躍遷到高能態(tài)以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，這一系統(tǒng)稱作激勵(lì)能源(或泵浦源);

　　③要有光的正反饋系統(tǒng)——光學(xué)諧振腔，當(dāng)一定頻率的光輻射通過粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的激活介質(zhì)時(shí)，受激輻射的光子數(shù)多于受激吸收的光子數(shù)可使光輻射得到放大，要使這種光放大并且以一個(gè)副長(zhǎng)光子感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)受激發(fā)射光子的單次過程為主，還能形成高單色性高方向性高相干性和高亮度性的光放大，必須使用光學(xué)諧振腔。

　　因此，常用飛秒激光器由三部分組成：激活介質(zhì)、激勵(lì)能源、光學(xué)諧振腔。

　　飛秒激光器的作用

　　*，物質(zhì)是由分子和原子組成的，但是它們不是靜止的，都在快速地運(yùn)動(dòng)著，這是微觀物質(zhì)的一個(gè)非常重要的基本屬性。飛秒激光器的出現(xiàn)使人類第一次在原子和電子的層面上觀察到這一超快運(yùn)動(dòng)過程?；谶@些科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)，飛秒激光器在物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)控制反應(yīng)、光通訊等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。由于飛秒激光器具有快速和高分辨率特性，它在病變?cè)缙谠\斷、醫(yī)學(xué)成象和生物活體檢測(cè)、外科醫(yī)療及超小型衛(wèi)星的制造上都有其*的優(yōu)點(diǎn)和不可替代的作用。

　　新特光電的這款固體飛秒激光器，具備振幅和低位相噪聲，同時(shí)采用工業(yè)級(jí)的設(shè)計(jì)和工藝制造，緊湊便利、即插即用，滿足苛刻的使用環(huán)境要求。

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