Amplifier
（×103）
Compressor
（÷ 103-105 ）
1 飞 秒 激 光 技 术
YVO4
Stretcher Gain amplifier
Pre-amplifier Energy amplifier
GR PC1
Ti:s PC2
Ti:s
Ti:s
Compresso
GR
r
Ti:s oscillator SESA M
超快科学
（探测认识某些超快物理过程）
物理 化学 生物学
超快技术
电子学（光电取样） 光通讯 成像 共焦显微 OCT
未来科 学技术 新突破
超快超强科学
（创造一个极端物理条件）
飞秒等离子体 强场下电子的相对论运动 焦 Self－channeling相对论自聚 千兆巴激光压力 尾场等离子体波
未来科 学技术 新突破
1、飞秒激光技术
1、飞秒激光技术
2、激光与物质相互作用机理
与金属作用的双温方程模型 与聚合材料作用的n光子吸收模式 与电介质相互作用的动力学方程
2、激光与物质相互作用机理
ΔXm ΔXd
z
x
小
多光子 吸收几率
∝ In（x）
发生多光子过程的空间区域更
∝ In（t）
发生多光子过程的时间范围更小
3、微纳加工应用
3、微纳加工应用
Laser
Beam Expander
Mirror
Computer
Lens
Z-axis Sample
X-Y axis
3、微纳加工应用—树脂材料
g=0.4 (¡Á1017w/m3K)
0123456
Delay Time(ps)
Electronics temperature(K)
Electronics temperature(k)
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 0
200 400 600 800 1000
度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。
Sallie Gardner Running
1、飞秒激光技术
脉冲宽度极短
1fs=10-15秒(电子绕原子核半周的时间)
微观世界超快过程的研究 物理 化学 生物学
Time Microscopy – femtosecond lase
Ahmed H. Zewail 1999 Nobel Prize Femto-Chemistry
532nm Nd:YAG
532nm Nd:YAG 532nm Nd:YAG GR
1、飞秒激光技术
1、飞秒激光技术
1、飞秒激光技术
1、飞秒激光技术
Intensity (dBm)
0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16
500
600
B
700
800
900
1000
Wavelength (nm)

x
k
x
Te

g(Te
Ti )

I aexp(-z )
2、激光与物质相互作用机理
• 1975、S. I. Anisimov et. al从一维非稳态热传导 方程出发，考虑到超强脉冲时光子与电子及电 子与晶格两种不同的相互作用过程，列出了电 子与晶格的温度变化微分方程，即双温方程：
1100
1200
1、飞秒激光技术
15
10
5
5
1
Input Spectrum
2
100mW
3
200mW
4
300mW
5
400mW
Intensity (dBm)
0
4
-5
3
-10
-15
2
-20
1
-25
400
500
600
700
800
900
Wavelength(nm)
15
10
55
0
4
1000
1 1100
1200
ΔXd～λ Δ Xm<< λ
2、激光与物质相互作用机理
2、激光与物质相互作用机理
• 1975、S. I. Anisimov et. al从一维非稳态热传导 方程出发，考虑到超强脉冲时光子与电子及电 子与晶格两种不同的相互作用过程，列出了电 子与晶格的温度变化微分方程，即双温方程：
Ce
t
Te
Input Spectrum
2
100mW
3
200mW
4
300mW
5
400mW
Intensity (dBm)
-5
3
-10
-15
2
-20
1
-25
400
500
600
700
800
900 1000 1100 1200
Wavelength(nm)
1、飞秒激光技术
1、飞秒激光技术
抽运光功率提高到１２．５ Ｗ 后，压缩后脉冲宽度为 １２４ｆｓ，此时脉冲宽度最窄，单脉冲能量为 １．５６μＪ，峰值功率１２．６ＭＷ
Ce
x
Te

g (Te
Ti )
A( x, t )
(1)
Ci
t
Ti

g (Te
Ti )
(2)
2、激光与物质相互作用机理
Electron Temperature(k)
1800 1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0.8 1.2
1、飞秒激光技术
1012~1015W
聚焦
1018~1021W/cm2
( E=1011V/cm 氢原子库仑场5×109V/cm ）
极端物理条件
光压 109~1012bars
磁场 109高斯 加速度 1021g(1022m/s2) 温度 108
飞秒 激光
1、飞秒激光技术
飞秒激光 的产生
飞秒激光 的放大
超高速计算机 超高速光通讯 生物技术（合成生物分子） 医学（OCT） 微加工技术
飞秒相干x射线及x激光 （高次谐波，汤姆逊效应） x光显微术,x光印刷术,x光照相 激光热核聚变快速点火 激光粒子加速器 THz毫米波技术 云层放电
1、飞秒激光技术
啁啾脉冲放大
Oscillator
Stretcher
（ ×103-105 ）
Time(fs)
900 800 700 600 500 400 300
0
20 40 60 80 100 120
Time(ps)
2、激光与物质相互作用机理
2、激光与物质相互作用机理
2、激光与物质相互作用机理
2、激光与物质相互作用机理
与金属作用的双温方程模型 与聚合材料作用的n光子吸收模式 与电介质相互作用的动力学方程
电子工程学院
2015年1月18日
1
飞秒激光技术 激光与物质相互作用机理 微纳加工应用 出访院校介绍 溅射沉积镀膜技术 激光雷达技术 总结与期望
1、飞秒激光技术
具有激光的共同特点， 同时 1. 超短脉冲 1fs = 10-15 s 2. 超强功率（瞬时功率，可达到百万亿瓦） 当它被聚焦到亚微米的空间区域，激光电磁场的强