激光与飞秒超短脉冲激光.pptVIP

激光发展史 LASER--- Light Amplification for Stimulated Emission of Radiation 受激发射的光放大产生的辐射 理论基础1958年Townes、Schawlow提出 （汤斯，巴索夫，普罗霍罗夫 64年Nobel奖） （肖洛，布洛姆伯根，西格巴恩 81年Nobel奖） 第一台激光器 红宝石激光1960年Mamain发明 694.3nm 激光器三个主要部分： 增益介质──激光工作物质 上能级粒子数反转 谐振腔 ── 选模 限制波形和提供反馈、增益 稳定振荡 泵浦源 ── 提供能量 1st Laser System ----- Ruby Laser T. H. Maiman et al, Phys. Rev. 123 (1961) 1151-1157 激光特性 单色性： 有选择反馈放大振荡 线宽窄 He-Ne Dl/l =10-13 ; Kr86 Dl/l=10-8 方向性： 谐振腔 沿腔轴传播的模式振荡 He-Ne 2q=10-3rad 相干性：单色性、方向性 好相干性 He-Ne Lc=107cm Kr86 Lc=10cm 超强、超快性: 脉宽4.0fs, 光强度1021-22W/cm2 H核对电子作用 3.5?1016W/cm2 红宝石激光 激光与现代科技 近十三年, 有七次 Nobel奖与激光有关 一) 1997年 激光冷却和捕获原子 二) 1999年 超短激光观测分子中间态过程 三) 2000年 快速晶体管和激光二极管发明 四) 2001年 激光和磁阱实现玻色_爱恩斯坦冷却 五) 2002年 大分子结构解析法中介质辅助激光分析 和飞行时间质谱 六) 2005年 精密激光光谱和光学频率梳 七) 2009年 光纤通讯 激光与现代科技 * 物质研究的基本手段 高分辨率光谱 （窄线宽） 非线性光谱 （高强度） 超快光谱（飞秒脉冲） 激光冷却 ( 97年Nobel Prize) 精密光谱 (2005年Nobel Prize) 强场极端实验条件 * 光电技术与信息科学 光存储技术 光输入/输出设备 光电显示技术 光通讯技术 * 激光与生命和健康 DNA图谱识别和控制 光钳技术---单个细胞行为研究 激光手术刀 光合作用、育种 * 激光与国家安全 战略武器 化学激光 战术武器 精确制导、至盲武器，夜视仪，防护镜 * 激光与能源 U235分离 裂变 ICF 核聚变 机载激光武器(ABL)，ABL的目标是研制装在经过改造的波音747飞机上安装激光武器，用于从高空攻击敌方的战区弹道导弹。 激光分类： 1、工作介质 气体激光器：He-Ne, Ar+, CO, CO2, XeF, KrCl 固体激光器: Ruby, YAG, YLF, Ti:Sapphire 染料激光器: DCM, R6G 半导体激光：GaN, GaAs 自由电子激光：电子在周期静磁场中通过 相干辐射 2、激光特性 连续 脉冲 （ 调Q、锁模） 脉冲激光器进展 60年代 Q-Switching 10-9 s (ns ) 70年代 Modelocking 10-12 s(ps) 80年代 Colliding Pulse Modelocking 10-13 s ( sub-ps ) 80年代后期 Kerr Lens Modelocking 10-15 s (fs ) 最短的激光脉冲为 4 fs 激光振荡周期为T= 2.7fs 2001年 —— 百阿秒脉冲获得（x光波段） 2008年 —— 80阿秒脉冲获得（x光波段） 脉冲激光 ----- 提供时间和功率极端实验条件 1872年，摄影师Eadweard Muybridge首次拍摄到飞驰奔马的运动（24部照相机，相隔1英尺，1/1000秒快门）。 时间分辨测量 二百年前 $25000赌博 —— 某一时刻， 马的四蹄是否同时离地？ “过渡态”——马腾空时刻 “照相”技术—— 分辨测量 1S 2002 10-3S 10-9S 10-6S 10-12S 1fs blinking (10-1 s) Deep Blue clock (10-9 s) lightning (10-4