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1、前沿进展3飞秒激光与透明介质的相互作用•陈国夫(中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子学技术国家重点实验室西安710068)-15摘要随着飞秒(1fs=1×10s)激光技术的不断成熟,飞秒激光器不但在实验室能产生小于10fs的光脉冲,212啁啾放大后的飞秒光脉冲的聚焦峰值功率密度可达到10W/cm以上,而且飞秒激光系统已实现全固体、小型化结构,其稳定性和可靠性大大提高,因此在科学技术研究中的应用越来越广.文章重点介绍飞秒激光的主要特性和它与透明介质[如熔融石英、光学玻璃、对激光透明的高分子聚合物(PMMA)等]的相
2、互作用过程,分析它们之间的非线性相互作用过程引起的材料特性或结构变化的物理机制和可能的应用,尤其在高密度大容量三维存储和微光子器件制造等方面的应用可能性.关键词飞秒激光,透明介质,非线性,三维光存储,微光子器件Interactionoffemto2secondlaserpulseswithtransparentmaterials•CHENGuo2Fu(StateKeyLaboratoryofTransientOpticTechnology,XianInstituteofOpticsandPrecisionMechanics
3、,ChineseAcademyofSciences,Xian710068,China)AbstractFemtosecondlasersnotonlycangeneratelightpulsesshorterthan10fsandobtainafocusedpulse212peakpowerofmorethan10W/cmafterchirpedpulseamplificationandcompression,butcanalsobemadeintoacompact,allsolidstatedevicewithgoods
4、tabilityandreliability.Theythereforehaveextremelyextensiveapplicationsinscientificresearch.Thispaperdescribesthemainpropertiesoffemtosecondlasersandtheirinter2actionwithtransparentmaterialssuchasfusedsilica,opticalglassesandPMMApolymers..Thevariousme2chanicsofthec
5、hangesinmaterialpropertiesorstructurecausedbythenonlinearinteractionsandtheirapplica2tionsin3-dimensionalopticalhighdensityhugememories,continuouswavegenerationandmicro2photo2devicefabricationarediscussed.Keywordsfemto2secondlaser,transparentmaterials,non2linearin
6、teraction,32dimensionallightmemory,continuouswave,micro2photo2device.工与热处理、军事、生物工程等领域获得广泛应用.1引言20世纪90年代初,高质量的掺钛蓝宝石研制20世纪60年代激光问世以来,激光技术及其成功后,飞秒脉冲激光器的发展和应用十分引人注应用发展十分迅速.按照激光器工作物质可分为化目.飞秒激光脉冲具有独特的性质,为基础科学研究学激光器、半导体激光器、固体激光器、气体激光器、和应用科学研究提供了强有力的工具.飞秒激光与染料激光器和光纤激光器等.从
7、它的运转特性可分透明介质相互作用的非线性现象研究,只是飞秒激为连续激光器、脉冲激光器、单频激光器、可调谐激光应用的一小部分.为了使更广泛的读者(特别是光器等.激光最大的特点是高亮度,高相干性.因此,32004-12-08收到初稿,2005-02-22修回它在科学研究,通信、测距、制导、光电控制、激光加•通讯联系人.Email:chengf@opt.ac.cn·725·34卷(2005年)10期前沿进展非本专业的青年读者)对飞秒激光特性和它与透明介质相互作用有初浅的了解,本文力图从物理角度来阐明飞秒激光的产生机制及其与透明介
8、质相互作用现象的特性.2飞秒激光脉冲特性和脉冲的产生与放大飞秒激光的主要特性是发光持续时间短、脉冲峰值功率高,在介质中传输时产生群速色散、自相位调制和自聚焦,易与介质产生光学非线性等.它是研究光与物质相互作用快过程的重要工具之一,在物理、化学、生物、信息等很多领域都获得广泛应用.众所周知,许多物质的物理
