激光与飞秒超短脉冲激光.ppt
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1、,激光与飞秒超短脉冲激光,On May 16, 1960 , Theodore Maiman invented the worlds first laser, known as the “ruby laser”.,2010 Year of the Laser Laserfest is a yearlong celebration of the 50th anniversary of the laser.,The laser is one of the greatest inventions of the 20th century has revolutionized the way we li
2、ve.,694.3nm,激光发展史 LASER- Light Amplification for Stimulated Emission of Radiation 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,1st Laser System - Ruby Las
3、er T. H. Maiman et al, Phys. Rev. 123 (1961) 1151-1157,激光特性 单色性: 有选择反馈放大振荡 线宽窄 He-Ne Dl/l =10-13 ; Kr86 Dl/l=10-8 方向性: 谐振腔 沿腔轴传播的模式振荡 He-Ne 2q=10-3rad 相干性:单色性、方向性 好相干性 He-Ne Lc=107cm Kr86 Lc=10cm 超强、超快性: 脉宽4.0fs, 光强度1021-22W/cm2 H核对电子作用 3.51016W/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
4、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Nobel Prize) 精密光谱 (2005年Nobel Prize) 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,
5、* 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),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
6、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-Switching 10-9 s (ns ) 70年代 Modelocking 10-12 s(ps) 80年代 Colliding Pulse Modelocking 10-13 s ( sub-ps ) 80年代后期 Kerr Lens Modelocking 10-15 s (fs ),最短的激光脉冲为 4 fs 激光振荡周期为T= 2.7fs,2001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,187
7、2年,摄影师Eadweard Muybridge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,1S,2002,10-3S,10-9S,10-6S,10-12S,1fs,blinking (10-1 s),Deep Blue clock (10-9 s),lightning (10-4 s),dissociation (10-13 s),1、 time resolution important measure for science,fs ti
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