Mit der rasanten Entwicklung der Lasertechnologie erscheinen ultraschnelle Laser in den Augen der Menschen. Es verfügt über einen einzigartigen ultrakurzen Puls, super-starke Eigenschaften und kann eine hohe Spitzenlichtintensität bei geringer Pulsenergie erzielen. Das Aufkommen der Chirped Pulse Amplification (CPA)-Technologie verbessert die Intensität des ultraschnellen Lasers erheblich.
Im Gegensatz zum herkömmlichen Langpulslaser und Dauerlaser verfügt der Ultrakurzpulslaser über einen ultrakurzen Laserpuls, wodurch die Spektralbreite des Laserpulses sehr groß wird. Ein solch breites Spektrum hat wichtige Anwendungen bei der Untersuchung atomarer Energieniveaus, der Laserbindungschemie usw.
Um sich ultraschnell gegenüber den anderen Mainstream-Quellen zu positionieren, wägen Sie abVor- und Nachteile verschiedener Lasertypen.
Entsprechend den Eigenschaften des ultraschnellen Laserpulses können wir die Pump-Probe-Methode verwenden, um die Wechselwirkung zwischen Laserpuls und Materie zu verschiedenen Zeiten zu fotografieren, um die Eigenschaften des gesamten Prozesses zu erhalten. Diese Methode wurde in verschiedenen Bereichen angewendet, beispielsweise bei der Untersuchung der Reaktionsdynamik von Atomen und Molekülen und der Beobachtung der Elektronenbewegung, wobei Femtosekundenlaserpulse oder sogar Attosekundenpulse verwendet wurden, um den Reaktionsprozess mit der Pump-Probe-Methode zu beobachten.
Das Attosekundenregime am äußersten Ende wird abgedecktAttosekunden-gepulste Laseranwendungen.
Wenn die Spitzenleistungsdichte des fokussierten Ultrakurzpulslasers mehr als 1012 W/cm2 beträgt, ist die elektrische Feldstärke größer als die des Atoms. Es erzeugt ein sehr starkes und extrem hohes elektrisches Feld, das die Bindungskraft der Valenzbandelektronen übersteigen kann, wodurch sich das elektronische System von Molekülen und Atomen stark verändert. Mithilfe dieser Eigenschaft können wir die besonderen Phänomene im Inneren des Atoms untersuchen, die durch den ultraschnellen Laser verursacht werden. Darüber hinaus weist der ultraschnelle Laser auch andere unterschiedliche Eigenschaften auf, wie z. B. eine kleine Wärmeeinflussfläche, der Effekt kann die optische Beugungsgrenze überschreiten und hervorragende räumliche Selektionseigenschaften.
Die Wechselwirkung zwischen ultraschnellen und superintensiven Laserpulsen und der Materie ist derzeit eines der aktivsten Forschungsthemen. Es hat ein breites Anwendungsspektrum in neuen Teilchenbeschleunigern, ultraschnellen Hochenergie-Röntgenquellen usw. Gleichzeitig enthält es viele theoretische und experimentelle Forschungsthemen, die viele wichtige Bereiche der Physik umfassen, wie z. B. Laserphysik, Atom- und Molekülphysik, nichtlineare Optik, Plasmaphysik, Thermodynamik usw.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie ultrakurzer Laserpulse wurden periodische ultrakurze Pulse hoher Intensität experimentell erzeugt, was beispiellose experimentelle Mittel und extreme physikalische Bedingungen für die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie bietet. Es hat ein neues Forschungsgebiet der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie eröffnet, die sogenannte extreme nichtlineare Optik hervorgebracht, den Forschungsinhalt der Optik erheblich bereichert und die Erforschung der Wechselwirkung zwischen Laser und verschiedenen Formen von Materie wie z Atome, Moleküle, Ionen, elektronische Cluster und Plasmen bis hin zum starken Feldbereich der hochgradig nichtlinearen Relativitätstheorie.
Im Prozess der Wechselwirkung zwischen ultraschnellem, superintensivem Laser und Materie nehmen mit der kontinuierlichen Verbesserung der Laserintensität alle Arten nichtlinearer Effekte zu, wie etwa Harmonische höherer Ordnung, Schwellenionisation, Tunnelionisation usw. Darüber hinaus verliert der periodische ultrakurze Laserpuls die einzigartigen periodischen Eigenschaften des Wellenphänomens, was zu einer Reihe neuer physikalischer Phänomene und Gesetze führt. Es bietet ein neues experimentelles Werkzeug für kohärente Kontrolle, nichtlineare Optik und die Kontrolle des neu entstandenen elektronischen Wellenpakets SUBPERIODIC. Es bietet auch eine neue Zeitmessskala, Attosekunde, die einen wichtigen Einfluss auf viele Disziplinen haben könnte.
Im Hinblick auf die Materialbearbeitung kann ein ultraschneller Laser seit dem Erscheinen aufgrund seiner ultrakurzen Zeit und seiner hohen Spitzenwerteigenschaften die Energie schnell und genau im Aktionsbereich konzentrieren und die nicht-heißschmelzende Kaltbehandlung fast aller Materialien realisieren. Es werden die Vorteile hoher Präzision und geringer Beschädigung erzielt, die herkömmliche Laser nicht bieten können. Diese einzigartigen Vorteile des Mikrosekundenlasers werden häufig in der Materialmikroverarbeitung, der Herstellung von Nanostrukturen, Photonengeräten, der Speicherung mit hoher Dichte, der medizinischen Biotechnik usw. genutzt.
Die Wissenschaft mit ultraschnellen Lasern ist ein sehr junges neues Fachgebiet, das kurz vor einem großen Durchbruch steht. Mit dem Durchbruch und der Kommerzialisierung der leistungsstarken Pikosekunden-, Femtosekundenlaser- und Faser-Ultrakurzpulslasertechnologie hat sich der Ultrakurzpulslaser in den letzten Jahren vom Labor zur praktischen industriellen Produktion und Anwendung entwickelt und ist zu einer heißen Richtung in der akademischen Welt und in der Laseranwendungsindustrie geworden.
Der ultraschnelle Laser kann viele Bearbeitungsprobleme lösen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu lösen sind, wie z. B. hoch, präzise, scharf, hart, schwierig usw., eine erstaunliche Bearbeitungskapazität, Bearbeitungsqualität und Bearbeitungseffizienz erreichen und erhebliche wirtschaftliche und soziale Vorteile generieren.
Mit der Einführung und Entwicklung von „Industrie 4.0“ und „Made in China 2025“ in Deutschland wird die Nachfrage nach High-End-Fertigung, intelligenter Fertigung und Hochpräzisionsfertigung in Zukunft erheblich steigen, und ultraschnelle Laser- und fortschrittliche Mikro-{4}}Nano-Verarbeitungstechnologien werden neue Möglichkeiten für eine schnelle Entwicklung eröffnen. Schätzungen zufolge wird das gesamte Marktvolumen des Ultrakurzpulslasers bis 2020 1,5 Milliarden US-Dollar überschreiten.