下一代超短脉冲激光器将为科研和工业发力

时间:2014-10-14 14:07来源:laser community作者:梦的忧伤 点击:
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摘要:激光物理学家托马斯.苏德梅尔相信,下一代超短脉冲激光器 (USP) 将作为科研和工业领域的标准工具被广泛接受。 超短激光脉冲的独特性 —

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  激光物理学家托马斯.苏德梅尔相信,下一代超短脉冲激光器 (USP) 将作为科研和工业领域的标准工具被广泛接受。

  超短激光脉冲的独特性 —— 极短脉冲持续时间,高空间连贯性以及宽光谱—已经获得了一些科学突破和诺贝尔奖。它们的短脉冲持续时间可以触发甚至控制极快的动态过程,而它们精湛的空间连贯性带来优异的脉冲聚焦特性。飞秒激光也可以实现光能量的高强度空间和时间聚焦。这样就为光与物质的极端相互作用铺平了道路 —— 这为阿秒物理学和非线性光学的无数实验奠定了基础。

  近年来,超短脉冲激光器已经向生物学、化学、材料科学和医学等领域进军。它们被用来测量神经网络的心理过程,研究催化剂的动态过程和反应机制,使探测器更加紧凑,并帮助我们了解纳米材料。超短脉冲激光器的研究将继续成为一个迷人的话题。更简单、更紧凑、更经济的超短脉冲激光器将增加对这项技术的认同感,并开拓新的兴趣领域。二极管泵浦固态激光器将取代更复杂的超短脉冲激光器,比如钛蓝宝石激光器。并且,平均输出功率和重复频率将出现几个数量级幅度的增加,将使得在许多领域开发创新系统成为可能。

  这些发展也对工业加工领域非常有利。新材料(如纤维增强基复合材料、高强钢、温敏生物材料和回火薄玻璃)难以用传统工具进行机械加工。超短激光脉冲可以通过多光子吸收与材料相互作用,因此被称为“冷加工”。在这个工艺中,脉冲能量在一个很小的层面被吸收,导致从固体到气体的直接升华。这可以防止损坏周围的材料,并且在纳米或微米范围内实现精密结构加工。传统材料参数(如均匀度、吸收性能、挥发温度与硬度)在这个过程中只能发挥次要的作用,这个过程通常可用于任何材料的高精度加工。然而仅到最近,超短脉冲激光器才开始用于工业生产。这个突破来源于二极管泵浦固态激光器,它提供足够的输出功率和稳定性,使其使用具有成本效益。超短脉冲激光器的应用潜力是巨大的。可以想象的应用包括:高效发动机的低摩擦表面结构加工,碳纤维增强塑料,医疗领域小批量的微型结构加工,还有很多很多......

  在未来几年, 飞秒激光器要延伸到更多的市场。利用光学频梳的传感器系统是一个特别有前途的领域。单个激光器可以同时产生成千上万的超稳定波长 —— 这是光谱和测量技术向前迈进的革命性一步。尽管目前飞秒激光器因为过于昂贵和复杂,还无法应用于规模化工业生产,但是新技术(如超短脉冲半导体激光器)已经为这种激光器在生物技术、医药和环保技术的大批量应用提供了巨大的潜力。
【光粒网综合报道】( 责任编辑:yeyan )
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