国外飞秒激光教材评介

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1、国外飞秒激光教材评介张心正涂成厚（南开大学物理学院天津300071）摘要飞秒激光是新的科学技术分支，目前国内还没有较全面的飞秒激光教材。本文对国外相关教材《FemtosecondLaserPulses–PrinciplesandExperiments》的主要内容、特点等几个方面对其进行了介绍和点评。关键词飞秒激光激光外国教材飞秒激光（FemtosecondLaser）是八十年代初期诞生并迅速发展起来的激光前沿研究领域和新的科学技术分支。近二十年来，从染料激光器到克尔透镜锁模的钛宝石飞秒激光器，以及后来的二极管泵浦的全固态飞秒激光器和飞秒光纤激光器，飞秒激

2、光得到了广泛的发展。ClaudeRulliere的《FemtosecondLaserPulses–PrinciplesandExperiments——飞秒激光脉冲–原理和实验》（Springer2005）是一本优秀的飞秒激光方面的英文教材，国内外许多大学将此书作为教材，这是一本值得关注、研究的物理学名著。1．飞秒激光研究的意义和该书的写作背景飞秒激光的发展与超快过程的探测息息相关，它为我们提供了一种时间分辨率高达10-15秒的光探针，使得我们有可能了解原子、分子的结构及其超快运动过程。通常的规律是：能探测运动过程的速度越高，对微观世界在空间的认识上则越细

3、微。因此可以说，获得的激光脉冲宽度越窄，能促使我们研究物质微观世界的层次也就越深。这样，用超快技术研究超快过程成了超快光子学的主要任务之一。目前，对超快过程的研究表现最为活跃的方面有：飞秒半导体物理、飞秒化学中分子动力学过程、生物光合作用的超快过程、飞秒光电子技术、飞秒光谱全息技术、光层析(OCT)及光子成像技术。由于飞秒激光所具有的超短、超强和高分辨率等特性，在医学、超精细微加工、高密度信息储存和记录等方面，飞秒激光都有着很好的发展前景，新的应用领域也变得日益成熟。forthequalityofreviewsandreview.Article26thr

4、eview(a)theCCRAcompliance,whethercopiesofchecks;(B)whetherdoubleinvestigation;(C)submissionofprogramcompliance,investigationorexaminationofwhetherviewsareclear;(D)theborrower,guarantorloans由于飞秒科学的迅猛发展，1991法国教育部根据超短脉冲对国家科学发展的重要性决定在法国成立一个飞秒中心，致力于培训科学家使用飞秒激光。最后选定Bordeaux大学的ClaudeRul

5、liere教授来负责这门培训课程。ClaudeRulliere编辑的《飞秒激光脉冲–原理和实验》正是基于1992年开始的每周一次的飞秒训练课程，随着日积月累在很多专家的努力下而逐渐形成了该教科书。2．本书的主要内容：第一章简单回顾了激光的基本原理：受激辐射、粒子束反转、谐振腔的稳定性以及激光产生，以便读者能更好的理解超快脉冲的产生过程。第二章介绍超短脉冲通过不同的光学器件和样品时实验中的基本问题，以及脉宽与带宽之间的关系及脉冲光下出现的各种非线性效应。第三章描述如何通过锁模方式产生超短脉冲，包括锁模原理、主动锁模、被动锁模以及自锁模等。第四章首先介绍几种

6、典型的超短脉冲激光器，如气体激光器、染料激光器和固态激光器等，接下来讲非锁模产生超短脉冲的方法，最后讲超短脉冲激光器的最新进展，包括半导体泵浦激光器、飞秒光纤激光器、飞秒半导体激光器以及一些可用于产生飞秒脉冲的增益介质。第五章主要介绍半导体脉冲激光器（双异质结激光器、量子阱激光器VCSEL激光器等）及其特征。第六章主要介绍现有的操控和改变超短脉冲特征参数的方法，如脉宽压缩、放大、波长调谐等。第七章详细介绍如何测量超短脉冲的特征参数，如能量、功率、脉冲时间轮廓、光谱测量、振幅-相位测量（包括FROG、频率快门、SPIDER等方法）等。第八章描述了分析样品动

7、力学的几种基本的光谱学方法，如泵浦探测技术、时间分辨发射谱、电子学方法（如条纹相机、单光子计数）和光学方法（如克尔快门、上转换荧光法方法）、时间分辨激发相关光谱、瞬态快门技术等。最后展示了几个典型的实验及结果，如基于克尔效应的一些研究、波分复用中衍射图样的直接观测等。第九章主要涉及当脉宽和样品的相干时间一样短时所遇到的问题，以及利用布洛赫方程得到的一些简单影像。第十章主要讲太赫兹波的产生、测量及时域太赫兹光谱。forthequalityofreviewsandreview.Article26threview(a)theCCRAcompliance,whe

8、thercopiesofchecks;(B)whetherdoubleinves