眼科

飞秒激光器原理一:光与微观粒子相互作用的三种基本过程

大家知道,英文“LASER”一词是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”五个英文单词的头一个字母组合而成。中文将其译为“激光”,隐含了这种光是来源于受激辐射的含义。激光表示一种特殊的光,即相干光。而激光器是基于受激辐射光放大的原理产生激光的装置或仪器。一般来说,任何一台激光器均由泵浦... [详细]

真实情况下的激光超短脉冲特性

以上我们仅对从理论上可以解析描述、有确定脉冲形状的“单纯”脉冲(或者说接近理想的激光脉冲)的特性进行了分析。实际应用当中,与具体应用有关,我们还可能需要研究超短脉冲激光的更多方面的性能,如脉冲的衬比度(即脉冲中存在主峰与相应的连续背景之比)、次脉冲(satellite pulse)的大小、多少和相对... [详细]

【图】超短激光脉冲的空间特性

以上我们为简明起见,重点对超短脉冲激光的时间分布特性进行了描述。显然,实际当中任何激光脉冲的电场应该是同时包括时间和空间变量的时空分布函数,即E(,t)。当我们的观察或研究限定在某一特定的横向空间位置(x,y)时,则可以将激光脉冲的电场分布表示为时间t及传播方向z的函数,也就是E(t-z/c)。... [详细]

超短脉冲激光的光谱分布与谱宽

前文提到,宽光谱特性是超短脉冲激光的一个基本特性。一般来说,一个激光脉冲的时间宽度与其自身的光谱宽度之积(简称脉宽带宽积)有一个最小值。该最小值通常小于或接近于1,具体取值与脉冲形状有关。需要特别强调的是,只有在所谓带宽受限的理想情况下,脉宽带宽积才等于该最小值。这种情况下,我们... [详细]

表征激光脉冲的其他一些重要参量

在知道光强的定义之后,我们可以由光强进一步导出描述超短脉冲激光的其他一些重要参量的原本定义,包括脉冲功率、脉冲能量、脉冲能流、脉冲光子通量密度以及激光光束亮度等。熟悉这些参数的物理意义、表示方法、量纲或单位是实际应用中正确把握飞秒激光脉冲特性、用好飞秒激光器的重要基础。 脉冲功... [详细]

【图】飞秒激光脉冲强度和脉冲宽度的定义

虽然至此我们已经多次提到了脉冲的宽度(脉宽)和脉冲的强度(光强),但我们并没有给出它们的严格定义。在理论上,脉冲强度即光强的严格定义是从代表电磁场能量传输特性的坡印廷矢量导出的。常用的超短脉冲激光的光强表达式为: 式中,ε0为真空介电常数,n0为在不考虑色散条件下的介质折射率或平均折... [详细]

【图】描述超短激光脉冲的基本参量

欲对飞秒激光有较深入的了解,需要对超短脉冲激光的基本特性及其数学描述有一个比较清晰的认识。众所周知,光波是极高频的电磁波,而激光是光波段的相干电磁波。超短脉冲激光也不例外。(读者不妨认为,我们这里所说的光波是广义的,并不仅限于可见光,而是可以包括红外光、紫外光甚至X光。)三维空间... [详细]

飞秒激光脉冲的特性和主要应用

飞秒激光脉冲如同时域的一个δ函数。但其独特之处并不仅限于其脉冲时间宽度极为短暂。飞秒激光在沿其自身传输方向上某一瞬间的空间尺度也非常之小。例如,一个50飞秒的激光脉冲在其传输方向上的空间延展Δz=Δt×c(c为光速)只有15μm。这意味着,当这样的脉冲聚焦时,可以将光汇集到极小的三维空间内,从而... [详细]

产生超短激光脉冲的主要方法

如下图所示,通常情况下,激光器有连续波(continuous wave,简称CW)输出和脉冲输出两种工作方式。对于脉冲输出的激光器,它既可以是单脉冲输出也可以是多脉冲输出。在实际应用中,绝大多数情况下所需要的是多脉冲。对多脉冲输出的激光器,其脉冲重复频率和脉冲宽度受到具体脉冲产生技术的影响。在下表中,... [详细]

【图】何为超短激光脉冲(百皮秒—飞秒)

在超快光学领域中,人们通常将脉冲宽度小于1纳秒的激光脉冲,包括从百皮秒(1皮秒=10-12秒)至飞秒(1飞秒= 10-15秒)乃至目前科学家们已经能够在实验室里获得的几十阿秒(1阿秒=10-18秒)的激光脉冲统称为超短激光脉冲。在表2-1中,我们列出了不同时间尺度及其与时间秒的关系。其中,1飞秒是10-15秒,或者说是10... [详细]