飛秒的概念：飛秒是一種時(shí)間單位，1飛秒只有1秒的一千萬(wàn)億分之一，即1e−15秒或0.001皮秒(1皮秒是，1e−12秒),。它有多快呢?我們知道，光速是30萬(wàn)千米每秒，即3×10^8m/s。而在1飛秒之內(nèi)，光只能走0.3 μm，這只是不到一根頭發(fā)絲的百分之一。
我們?nèi)粘Ｉ钪械臅r(shí)鐘時(shí)間的分辨率是秒，而這臺(tái)激光器對(duì)時(shí)間的分辨率可以達(dá)到飛秒的程度，所以叫做飛秒激光器。當(dāng)一臺(tái)機(jī)器對(duì)時(shí)間的分辨率達(dá)到一定的程度時(shí)，它就可以看到許多我們平時(shí)用肉眼看不到的運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)。比如，我們?cè)谟耙暺鞑牡膸椭?，就可以看到一個(gè)非常奇妙的世界。
飛秒激光器對(duì)時(shí)間的分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 影視器材，經(jīng)計(jì)算，這臺(tái)飛秒激光器已經(jīng)獲得了人類在實(shí)驗(yàn)室中所能獲得的世界上短的脈沖.通過它，我們可以看到更快速、更微妙的運(yùn)動(dòng)，例如綠色植物的光合作用過程、細(xì)胞的分裂過程、電子圍繞原子運(yùn)動(dòng)的過程等等。
飛秒激光有什么用途呢？*，物質(zhì)是由分子和原子組成的，但是它們不是靜止的，都在快速地運(yùn)動(dòng)著，這是微觀物質(zhì)的一個(gè)非常重要的基本屬性。飛秒激光的出現(xiàn)使人類*在原子和電子的層面上觀察到這一超快運(yùn)動(dòng)過程。基于這些科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)，飛秒激光在物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)控制反應(yīng)、光通訊等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。特別值得提出的是，由于飛秒激光具有快速和高分辨率特性，它在病變?cè)缙谠\斷、醫(yī)學(xué)成象和生物活體檢測(cè)、外科醫(yī)療及超小型的制造上都有其*的優(yōu)點(diǎn)和不可替代的作用。
高功率飛秒激光在醫(yī)學(xué)、超精細(xì)微加工、高密度信息儲(chǔ)存和記錄方面都有著很好的發(fā)展前景。高功率飛秒激光還可以將大氣擊穿，從而制造放電通道，實(shí)現(xiàn)人工引雷，避免飛機(jī)、、發(fā)電廠因天然雷擊而造成的災(zāi)難性破壞。利用飛秒激光能夠非常有效地加速電子，使加速器的規(guī)模得到上千倍的壓縮。高功率飛秒激光與物質(zhì)相互作用，能夠產(chǎn)生足夠數(shù)量的中子，實(shí)現(xiàn)激光受控的快速點(diǎn)火。從而為人類實(shí)現(xiàn)新一代能源開辟一條嶄新的途徑。
飛秒激光是過去20年間由激光科學(xué)發(fā)展起來(lái)的強(qiáng)有力的新工具之一。飛秒脈沖是如此的短，目前已經(jīng)達(dá)到了4fs以內(nèi)。1飛秒(fs),即10-15s,僅僅是1千萬(wàn)億分之一秒，如果將10fs作為幾何平均來(lái)衡量宇宙，其壽命僅不過1min而已；飛秒脈沖又是如此之強(qiáng)，采用多級(jí)啁啾脈沖放大(CPA)技術(shù)獲得的大脈沖峰值功率可達(dá)到百太瓦(TW，即1012W)甚至拍瓦(PW，即1015W)量級(jí)，其可聚焦強(qiáng)度比將太陽(yáng)輻射到地球上的全部光聚焦成針尖般大小后的能量密度還要高。飛秒激光*是人類創(chuàng)造的奇跡。
根據(jù)飛秒激光很短和很強(qiáng)的特點(diǎn)，大體上可以將應(yīng)用研究領(lǐng)域分成超快瞬態(tài)現(xiàn)象的研究和很強(qiáng)現(xiàn)象的研究。它們都是隨著激光脈沖寬度的縮短和脈沖能量的增加而不斷的得以深入和發(fā)展。飛秒脈沖激光的直接應(yīng)用是人們利用它作為光源,形成多種時(shí)間分辨光譜技術(shù)和泵浦/探測(cè)技術(shù)。它的發(fā)展直接帶動(dòng)物理、化學(xué)、生物、材料與信息科學(xué)的研究進(jìn)入微觀超快過程領(lǐng)域，并開創(chuàng)了一些全新的研究領(lǐng)域，如飛秒化學(xué)、控制化學(xué)、半導(dǎo)體相干光譜等。飛秒脈沖激光與納米顯微術(shù)的結(jié)合，使人們可以研究半導(dǎo)體的納米結(jié)構(gòu)(線、點(diǎn)和納米晶體)中的載流子動(dòng)力學(xué)。在生物學(xué)方面，人們正在利用飛秒激光技術(shù)所提供的差異吸收光譜、泵浦/探測(cè)技術(shù)，研究光合作用反應(yīng)中心的傳能、轉(zhuǎn)能與電荷分離過程。超短脈沖激光還被應(yīng)用于信息的傳輸、處理與存貯方面。
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