激光与飞秒超短脉冲激光.pptx
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会计学OnMay16,1960,TheodoreMaimaninventedtheworld'sfirstlaser,knownasthe"rubylaser”.激光发展史LASER---LightAmplificationforStimulatedEmissionofRadiation受激发射的光放大产生的辐射1stLaserSystem-----RubyLaserT.H.Maimanetal,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-NeDl/l=10-13;Kr86Dl/l=10-8方向性:谐振腔沿腔轴传播的模式振荡He-Ne2q=10-3rad相干性:单色性、方向性好相干性He-NeLc=107cmKr86Lc=10cm超强、超快性:脉宽4.0fs,光强度1021-22W/cm2H核对电子作用1016W/cm2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NobelPrize)精密光谱(2005年NobelPrize)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1872年,摄影师EadweardMuybridge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)。1S飞秒时间分辨测量1987年,Zewail完成第一个飞秒化学实验fspump—probe:pump(强光)将ICN激发到解离态上probe(弱光)波长对应CN自由基的吸收Femtochemistry----NobelPrize1999高功率的获得:飞秒短脉冲的放大——CPA脉冲激光功率发展历史(~1cm2ofBeam)钛宝石飞秒高功率激光基本特性:波长:750-1100nm超快(4.0fs)----万亿分之一秒FastIgnitionConceptofICF(ICF---inertialconfinementfusion)超短激光和长脉冲激光作用的比较Adrillinginsteelproducedby3.3-nspulses.Astrongblurformationoccursandsolidifieddropletsstickonthesurface.Notetheheat-affectedzonearoundthehole.飞秒激光角膜切割Nature,Vol.412,697.2001(H.B.Sunetal)a.原始状态b.伸展状态26fs,800nm,6×1015W/cm2Ne(21.6eV):4.9nm(253eV)163次He(24.6eV):2.4nm(518eV)333次100fs脉宽:Ne119次,He239次He高次谐波信号阿秒脉冲的获得Femtochemistry----NobelPrize1999