超短脉冲技术的原理与应用

编号2016120332 研究类型理论研究分类号TN2

学士学位论文（设计）

Bachelor’s Thesis

论文题目超短脉冲技术的原理与应用

作者

学号

所在院系

学科专业名称电子信息科学与技术

导师及职称

论文答辩时间2016年5月15日

目录

1.引言 (1)

1.1国外研究现状 (1)

1.2 研究超短脉冲的意义 (2)

2.超短脉冲激光的原理 (3)

2.1超短脉冲激光 (3)

2.2 调Q技术 (4)

2.3锁模的基本原理 (13)

2.4锁模的种类 (21)

3. 超短脉冲激光的应用 (27)

3.1皮秒激光的应用 (27)

3.2飞秒激光加工及其应用 (30)

3.3 阿秒激光的应用 (35)

4.结论 (36)

5.参考文献 (29)

致信

超短脉冲技术的原理与应用

XXXXXX

摘要：在激光光谱学、生物学、化学、光电子学及物理学等学科超短脉冲技术是对微观世界进行探究的主要手段，它最直接的应用是通过它为光源造成多种时间分辨光谱、探测以及泵浦技术。本文在了解超短脉冲其形成的机理即各种锁模技术的情况下，理解皮秒脉冲、飞秒脉冲、阿秒脉冲的各种测量办法，并且简单的介绍如今国外较热点的各种超短脉冲技术运用，尤其重点探讨了飞秒激光在高能物理和核物理、激光加工、生物医学方面的应用。

关键词：超短脉冲；锁模技术；飞秒激光

中图分类号：TN2

The Principle and Application of Ultrashort Pulse Technology

XXXXX

Abstract:Ultrashort pulse technology is physics, chemistry, biology, optoelectronics, and laser spectroscopy study of micro world and reveal the new fields, such as an

important means of ultrafast process, it is the most direct application of people

use it as a light source to form a variety of time-resolved spectroscopy and

pump/detection technique. Understand short pulse is presented in this paper,

the mechanism of ultrashort pulse conditions (Q technology and all kinds of

mode-locked technology), is a blend of picosecond pulses, femtosecond pulse,

various measuring methods of the second pulse, and the various laser

application at home and abroad of the hot spots now made brief introduction,

especially focus on femtosecond laser in the laser processing, high energy

physics and nuclear physics, biomedical applications.

Keywords:ultrashort pulse;mode-locking technique;femtosecond laser

超短脉冲技术的原理与应用

吕萌（指导老师，昌宁讲师）

（师大学物理与电子科学学院中国435002）

1.引言

1.1国外研究现状

激光技术的发展当然是越快越强是最好的,特别是这类激光提供了其余技术无法提

供的工具，这类激光能够让很多当代物理的前沿学科,比如非线性理论、量子物理、粒子物理、核物理天体物理、超高压物理和宇宙学、原子物理学和相对论学等学科集聚一堂。

在最近的十年里,超短脉冲激光技术的持续发展不但深入着超快现象、THz 辐射等畴的探究,并且也推动了频标测量、飞秒激光精细微加工等一些比较超前的学科的发展。最值得一提的是经过CPA技术将飞秒激光脉冲增强, 人们已经可以在普通规模的试验室里获得峰值功率数百太瓦(TW,1012 W)的超强激光和聚焦功率密度近1022W/cm2的极端光场, 直接推动了高能量密度物理、粒子加速物理等容的革新进展。

针对超短脉冲技术的前沿运用,周期量级脉冲形成、CEP控制、放大、同步和压缩等研究在国外被完成了,是现在了利用振荡器使小于6fs的脉冲被输出,并且在差频CEP控制的基础上胜利的建成了先进的单块光梳，并运用1030nm激光泵浦的镁橄榄石及Cr:YAG 飞秒激光，获得了29fs脉冲1280nm及70fs的1450nm的红外激光。不相同超短脉冲激光的主动同步也被完成了,和频形成飞秒激光的新方案被提出了,350TW的超强激光装置

被胜利研制了,0.4mJCEP锁定5.1fs单脉冲能量的激光脉冲被紧缩放大激光得到了。[1]

1.2 研究超短脉冲的意义

如今，激光器对我们来讲早就不稀奇了，尽管它不一定可以被所有人都直接触摸到，但是咱们的生活中确实有它的存在。比如在DVD播放机与电脑中，就将半导体激光器放置在用来读取节目与程序的光驱里。实际上，从时间来到20世纪60年代初后世界上第一台激光器被发明了，种类繁多的的激光器都被人们研发出来了，而且在工业生产、国防等畴及商品中它们都被普遍应用。

在庞大的激光种类中，超短脉冲激光器在到20世纪70年代时就呈现了非常大的潜力但是长时间没有得到很好的利用。相较于其他的运用来说，因为不是很简单就能弄清楚与成本太高的原因高技术的超短脉冲激光器不能被实现，所以很多问题到现在都没有获得解决。

但是，上面所讲的状况可能很快变成历史。由于将光子技术、互联网和现代计算经过联合，第一台可以用于编程并且智能化的实用型超短脉冲激光器被ENZ公司胜利地研发出来了，让这款激光器脱离实验室的束缚成为了可能。公司说，台式计算机就是它产品的尺寸，而且运用的是“即插即用”的运行方式。另外，因为集成式软件控制系统被放置在激光器上，激光器的运行可以被操控者通过笔记本的图像界面非常容易的掌控，可以非常高效利用它发出的激光束。

超短脉冲激光拥有普遍的用处与庞大的需由它的特点致使的。超导脉冲激光可以把军用技术转化到各行各业，甚至是汽车生产上运用军用飞机的生产技术，是因为它拥有大规模而且低成本制成复合材料的特点；在人体生命学畴，超短脉冲技术可以用来美容美颜、做各种手术、修复视力等等。

至于超短脉冲技术将来的需求，专家曾经发言讲：“未来10年的时间里，不少于一千亿美刀的市场将会被超短脉冲激光技术所占据，其中百分之五十医学与人体生命学