超短脈沖激光器的基礎知識

更新時間：2025-12-24

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什么是超短脈沖激光器？

超短脈沖激光器指的是單脈沖寬度（時間范圍）從幾皮秒到幾飛秒的激光器。皮秒是一個時間單位，大約是1萬億分之一秒。另一方面，飛秒也是時間單位之一，約為萬億分之一秒的千分之一。

據說光的速度約為每秒30萬公里。然而，光在1皮秒內傳播的距離約為0.3毫米，光在1飛秒內的距離約為0.3微米。

這表明超短脈沖激光器的時間跨度非常短。脈沖是指在短時間內發生顯著變化的信號。

超短脈沖激光器由于脈沖極短，對激光處理區周圍區域幾乎沒有熱效應。此外，它還能在多種材料上進行高質量激光加工。

超短脈沖激光器具有高峰值強度，由于多光子電離引起的非線性吸收，可以強吸收透明材料，或因強電場導致隧穿電離。

然后，通過將飛秒激光光聚焦在透明材料內部，可以對材料內部進行三維處理。

此外，加工材料可以從高硬度鉆石到低硬度玻璃、軟樹脂、復合材料、石英和陶瓷等多種材料。

超短脈沖激光器產生的熱量非常少，因此不會產生毛刺，且可以微米單位進行調節。這允許精細加工，如鉆孔、修整和微紋理。

此外，飛秒脈沖激光器能比皮秒脈沖激光器執行更精確的處理。

然而，納秒脈沖激光器會引起毛刺，因為它們不僅受熱量影響。

激光振蕩方法主要有兩種類型：連續振蕩和脈沖振蕩。具有連續振蕩機制的激光器稱為CW（連續波）激光器，激光連續振蕩。

另一種稱為脈沖激光器，激光器是間歇性振蕩的。

此外，脈沖振蕩還有多種機制，如直接調制、外部調制、Q開關法和模態同步法，且每種方式產生的脈沖寬度各不相同。

在超短脈沖激光器中，通常采用模態同步方法，脈沖寬度處理皮秒和飛秒。由于時間與頻率之間的傅里葉變換關系，為了產生超短脈沖，必須保持足夠的光譜擴散與其相位之間的恒定關系。創建該條件的最佳方法是模式同步方法。

模式同步方法通常有兩種類型：強制模式同步和被動模式同步（自模式同步）。

超短脈沖激光器的脈沖寬度小于皮秒，位于飛秒區，由于其結構，它們是最昂貴的激光器之一。

振蕩波長范圍從1微米的基本波長到2倍波的綠波和3倍的紫外波。此外，還有適合微加工的產品和用于科學研究的產品，價格區間通常為數千萬日元。