飛秒激光器具有極短的脈沖寬度、極高的峰值功率和極寬的光譜范圍，在強(qiáng)場激光物理、超快化學(xué)動力學(xué)、微結(jié)構(gòu)材料科學(xué)和生命科學(xué)等不同領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

飛秒激光器發(fā)展現(xiàn)狀

　　飛秒激光器目前主要存在四大類別：

　　1、由有機(jī)染料為介質(zhì)的飛秒染料激光器

　　不同染料可以輸出不同波長的飛秒激光脈沖，它覆蓋了從紫外到近紅外波段，但Z有效的還是集中在紅光波段。隨著固體、半導(dǎo)體、光纖飛秒激光器的崛起，飛秒染料激光器在紅外和紫外波段已經(jīng)失去了競爭能力，但在可見波段，特別是在紅光區(qū)域仍被廣泛的應(yīng)用在時間分辨光譜，半導(dǎo)體載流子快速弛豫過程和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)過程的研究中。

　　2、以摻鈦藍(lán)寶石，Li：SAF，摻鎂橄欖石等固體材料為介質(zhì)的飛秒固體激光器

　　由于這種固體材料具有比染料更寬的調(diào)諧范圍，更大的飽和增益通量和更長的激光上能級壽命，使其在飛秒激光運(yùn)轉(zhuǎn)的許多特性都優(yōu)于染料激光器，加之固體材料具有更穩(wěn)定的光學(xué)性質(zhì)和更緊湊的結(jié)構(gòu)，使得飛秒固體激光器在很短的時間里發(fā)展成為飛秒激光器的主體。

　　3、以多量子阱材料為代表的飛秒半導(dǎo)體激光器

　　超短脈沖半導(dǎo)體激光器的研究在很長時間里始終沒有跨越皮秒級，直到將多量子阱材料引入到短脈沖半導(dǎo)體激光器中，才使超短脈沖半導(dǎo)體激光器成為飛秒激光器家庭中的重要成員。飛秒半導(dǎo)體激光器主要應(yīng)用于高比特多路通信，超長距孤子光纖通信等領(lǐng)域。

　　4、以摻雜稀土元素的SiO2為增益介質(zhì)的飛秒光纖激光器

　　這種飛秒激光器主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，小巧，GX率，低損耗，負(fù)色散和全光學(xué)，其波長適用于光通信，特別適用于孤子傳輸?shù)难芯俊?/p>

　　飛秒激光器的發(fā)展主要有兩個方向：一個是脈沖寬度的進(jìn)一步壓縮;另一個是增益介質(zhì)的選取。而目前的發(fā)展主要體現(xiàn)在增益介質(zhì)的選取上。

飛秒激光器應(yīng)用前景

　　材料加工是飛秒激光器主要而直接的應(yīng)用，由于飛秒激光具有許多無與倫比的優(yōu)點(diǎn)，使其在測量、微電子、微機(jī)電系統(tǒng)、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。隨著飛秒激光技術(shù)的日趨成熟，飛秒激光器將在核物理、飛秒脈沖光譜學(xué)、超高速光通信等領(lǐng)域有著不可替代的地位。

　　1、在純硅玻璃或摻鍺硅玻璃中，用可見飛秒激光器可實(shí)現(xiàn)明顯的激光損傷和光致折射率改變。激光照射區(qū)域通過色心形成，晶格缺陷，甚至小區(qū)域熔化實(shí)現(xiàn)致密化，增大折射率。

　　2、利用飛秒激光器還原稀土離子。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用飛秒激光照射Sm3+樣品后有Sm2+存在，并且發(fā)現(xiàn)通過420℃退火一小時后Sm2+又重新變?yōu)镾m3+，這使材料的多次存儲成為可能。

　　3、將兩束相干飛秒激光同時聚焦照射在二氧化硅玻璃上，可以形成光柵。

　　4、用飛秒激光器照射含稀土離子的玻璃，可以觀察到長磷光現(xiàn)象。通過改變玻璃的成分和稀土離子的種類，可以在玻璃內(nèi)部有選擇的寫入各種顏色的立體圖像。利用此現(xiàn)象可以形成自動消失的光存儲元件和三維顯示器件。

　　5、利用飛秒激光器可以實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)晶體相變。在α-BBO晶體中誘導(dǎo)產(chǎn)生β-BBO實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)相變，屬于結(jié)構(gòu)重建型相變，相變溫度為925±5℃。高低溫之間的相變是一個漸變過程，速度較慢，存在相變滯后的問題。飛秒激光可以在強(qiáng)電磁場和熱的作用下，有可能空間選擇性的實(shí)現(xiàn)α-BBO到β-BBO的相變。

　　6、飛秒激光相干控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了光通信光電轉(zhuǎn)換速率的突破，實(shí)際上，飛秒激光器在高速光通信中有著更廣泛的意義。利用飛秒激光技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)帶寬為tHz的光纖網(wǎng)絡(luò)，從而促使半導(dǎo)體激光的超短技術(shù)和開關(guān)技術(shù)的快速實(shí)現(xiàn)與發(fā)展。同時也帶動一些相關(guān)領(lǐng)域如飛秒光電子非線性相互作用、量子點(diǎn)物理、tHz電磁輻射以及飛秒X射線技術(shù)等的飛速發(fā)展。

　　7、利用飛秒激光器的超高速性能可控制原子和分子的反應(yīng)。目前此項(xiàng)研究已經(jīng)達(dá)到高潮。

　　隨著飛秒激光器的進(jìn)一步發(fā)展和完善，一定能開辟出更多的應(yīng)用前景。