激光与飞秒超短脉冲激光

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1、激光与飞秒超短脉冲激光OnMay16,1960,TheodoreMaimaninventedtheworld'sfirstlaser,knownasthe"rubylaser”.2010—YearoftheLaserLaserfestisayearlongcelebrationofthe50thanniversaryofthelaser.Thelaserisoneofthegreatestinventionsofthe20thcentury—hasrevolutionizedthewaywelive.694.3nm激光发展史LASER---LightAmplificati

2、onforStimulatedEmissionofRadiation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1stLaserSystem-----RubyLaserT.H.Maimanetal,Phys.Rev.123(1961)1151-1157激光特性单色

3、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

4、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

5、)，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-Switching10-9s(ns)70年代Modelocking10-12s(ps)80年代CollidingPulseModelocking10-13s(sub-ps)80

6、年代后期KerrLensModelocking10-15s(fs)最短的激光脉冲为<4fs激光振荡周期为T=2.7fs2001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）。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1S200210-3S10-9S10-6S10-12S1fsblinking(10-1s

7、)DeepBlueclock(10-9s)lightning(10-4s)dissociation(10-13s)1、timeresolution——importantmeasureforsciencefstimeresolvednspsfsas光电管条纹相机光学相关法电子相关法光学相关法二次谐波法双光子荧光克尔开关法高阶相关法{相机等飞秒时间分辨测量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excitation100