Разработването и прилагането на фемтосекундна лазерна технология
2021-12-15
Тъй като Maman за първи път получи изход на лазерен импулс през 1960 г., процесът на човешка компресия на ширината на лазерния импулс може да бъде грубо разделен на три етапа: етап на технологията на Q-превключване, етап на технологията за заключване на режима и технологичен етап на усилване на импулсния сигнал. Усилването на импулсния пулс (CPA) е нова технология, разработена за преодоляване на ефекта на самофокусиране, генериран от твърдотелни лазерни материали по време на фемтосекундно лазерно усилване. Първо осигурява ултра къси импулси, генерирани от лазери със заключен режим. „Положителен чирп“, разширете ширината на импулса до пикосекунди или дори наносекунди за усилване и след това използвайте метода за компенсация на chirp (отрицателно chirp) за компресиране на ширината на импулса след получаване на достатъчно енергийно усилване. Разработването на фемтосекундни лазери е от голямо значение. Преди 1990 г.фемтосекунден лазеримпулсите са получени с помощта на технология за заключване на режима на лазер с боя с широка честотна лента. Поддръжката и управлението на лазера за багрила обаче е изключително сложна, което ограничава приложението му. С подобряването на качеството на кристалите Ti:Sapphire могат да се използват и по-къси кристали за получаване на достатъчно високи усилвания за постигане на къси импулсни колебания. През 1991 г. Spence et al. разработи за първи път Ti: Sapphire фемтосекунден лазер със самозаключен режим. Успешното разработване на 60fs импулсен Ti:Sapphire фемтосекунден лазер значително насърчи приложението и развитието на фемтосекундните лазери. През 1994 г., използването на технология за усилване на импулсния импулс за получаване на лазерни импулси по-малко от 10fs, понастоящем с помощта на технологията за самозаключване на режима на Kerr, оптична параметрична технология за усилване на импулсния импулс, технология за изпразване на кухини, технология за многопроходно усилване и др. може да направи лазер Ширината на импулса се компресира до по-малко от 1fs, за да влезе в атосекундния домейн, а пиковата мощност на лазерния импулс също се увеличава от терават (1TW=10^12W) до петават (1PW=10^15W). Тези големи пробиви в лазерната технология предизвикаха обширни и задълбочени промени в много области. В областта на физиката, ултра-високо интензивното електромагнитно поле, генерирано от фемтосекундния лазер, може да генерира релативистични неутрони, а също така може директно да манипулира атоми и молекули. На настолно лазерно устройство за ядрен синтез се използва фемтосекунден лазерен импулс за облъчване на деутерий-тритиеви молекулни клъстери. Той може да инициира реакция на ядрен синтез и да произведе голям брой неутрони. Когато фемтосекундният лазер взаимодейства с вода, той може да накара водородния изотоп деутерий да претърпи реакция на ядрен синтез, генерирайки огромни количества енергия. Използването на фемтосекундни лазери за управление на ядрения синтез може да получи контролируема енергия на ядрен синтез. В лабораторията по физика на Вселената плазмата с висока енергийна плътност, генерирана от ултра-висок интензитет на светлинни импулси на фемтосекундни лазери, може да възпроизведе вътрешните явления на Млечния път и звездите на земята. Фемтосекундният метод за разделяне на времето може ясно да наблюдава промените на молекулите, поставени в нанопространството, и техните вътрешни електронни състояния във времевия мащаб от фемтосекунди. В областта на биомедицината, поради високата пикова мощност и плътността на мощността на фемтосекундните лазери, при взаимодействие с различни материали често се причиняват различни нелинейни ефекти като многофотонна йонизация и самофокусиращи ефекти. В същото време времето на взаимодействие между фемтосекундния лазер и биологичните тъкани е незначително в сравнение с времето за топлинна релаксация на биологичните тъкани (от порядъка на ns). За биологичните тъкани повишаването на температурата с няколко градуса ще се превърне в вълна на налягане към нервите. Клетките произвеждат болка и топлинно увреждане на клетките, така че фемтосекундният лазер може да постигне безболезнено и без топлина лечение. Фемтосекундният лазер има предимствата на ниска енергия, малки повреди, висока точност и строго позициониране в триизмерно пространство, което може да отговори на специалните нужди на биомедицинската област в най-голяма степен. Фемтосекундният лазер се използва за третиране на зъби за получаване на чисти и подредени канали без увреждане на ръбовете, като се избягва влиянието на механично напрежение и термично напрежение, причинено от дълги импулсни лазери (като Er:YAG), калцификация, пукнатини и грапави повърхности. Когато фемтосекундният лазер се прилага за фино рязане на биологични тъкани, плазмената луминесценция по време на взаимодействието на фемтосекундния лазер с биологични тъкани може да бъде анализирана чрез спектър и костната тъкан и хрущялната тъкан могат да бъдат идентифицирани, за да се определи и контролира какво е необходима в процеса на хирургично лечение Пулсова енергия. Тази техника е от голямо значение за хирургията на нервите и гръбначния стълб. Фемтосекундният лазер с дължина на вълната от 630-1053 nm може да извърши безопасно, чисто, високо прецизно нетермично хирургично рязане и аблация на човешка мозъчна тъкан. Фемтосекунден лазер с дължина на вълната 1060nm, ширина на импулса 800fs, честота на повторение на импулса от 2kHz и импулсна енергия от 40μJ може да извършва чисти, високопрецизни операции за рязане на роговицата. Фемтосекундният лазер има характеристиките на липса на термично увреждане, което е от голямо значение за лазерна миокардна реваскуларизация и лазерна ангиопластика. През 2002 г. Лазерният център в Хановер в Германия използва фемтосекунден лазер, за да завърши революционното производство на съдова стентова структура върху нов полимерен материал. В сравнение с предишния стент от неръждаема стомана, този съдов стент има добра биосъвместимост и биологична съвместимост. Разградимостта е от голямо значение за лечението на коронарна болест на сърцето. При клинични тестове и биоанализ, фемтосекундната лазерна технология може автоматично да разреже биологичните тъкани на организмите на микроскопско ниво и да получи триизмерни изображения с висока разделителна способност. Тази технология е от голямо значение за диагностиката и лечението на рак и изследването на животински 368 генетични мутации. В областта на генното инженерство. През 2001 г. K.Konig от Германия използва Ti:Sapphireфемтосекунден лазерза извършване на наномащабни операции върху човешка ДНК (хромозоми) (минимална ширина на рязане 100 nm). През 2002 г. U.irlapur и Koing използваха aфемтосекунден лазерда направи обратима микропора в мембраната на раковата клетка и след това позволи на ДНК да влезе в клетката през тази дупка. По-късно собственият растеж на клетката затваря дупката, като по този начин успешно се постига генен трансфер. Тази техника има предимствата на висока надеждност и добър ефект на трансплантация и е от голямо значение за трансплантация на чужд генетичен материал в различни клетки, включително стволови клетки. В областта на клетъчното инженерство фемтосекундните лазери се използват за постигане на нанохирургични операции в живи клетки, без да се уврежда клетъчната мембрана. Тези фемтосекундни лазерни операционни техники имат положително значение за изследването на генната терапия, клетъчната динамика, клетъчната полярност, лекарствената резистентност и различните компоненти на клетките и субклетъчната хетерогенна структура. В областта на комуникацията с оптични влакна времето за реакция на материалите на полупроводниковите оптоелектронни устройства е „тесното място“, което ограничава свръхкомерсиалната скоростна комуникация с оптични влакна. Прилагането на фемтосекундна кохерентна технология за управление прави скоростта на полупроводниковите оптични превключватели да достигне 10000Gbit/s, което най-накрая може да достигне теоретичната граница на квантовата механика. . В допълнение, технологията за оформяне на формата на вълната на Фурие на фемтосекундните лазерни импулси се прилага за оптични комуникации с голям капацитет, като мултиплексиране с разделяне на време, мултиплексиране с разделяне на дължина на вълната и множествен достъп с кодово разделение, като може да се получи скорост на предаване на данни от 1Tbit/s. В областта на ултрафината обработка, силният самофокусиращ ефект нафемтосекунден лазеримпулсите в прозрачна среда правят фокусното петно на лазера по-малко от границата на дифракцията, причинявайки микроексплозии вътре в прозрачния материал, за да образуват стерео пиксели с подмикронни диаметри. Използвайки този метод, може да се извърши триизмерно оптично съхранение с висока плътност, като плътността на съхранение може да достигне 10^12bits/cm3. И може да реализира бързо четене, запис на данни и произволен достъп до паралелни данни. Взаимодействието между съседни битови слоеве на данни е много малко и технологията за триизмерно съхранение се превърна в нова изследователска посока в развитието на текущата технология за масово съхранение. Оптичните вълноводи, разделителите на лъча, разклонителите и др. са основните оптични компоненти на интегрираната оптика. Използвайки фемтосекундни лазери върху компютърно управлявана платформа за обработка, двуизмерни и триизмерни оптични вълноводи с всякаква форма могат да бъдат направени във всяка позиция вътре в материала. , Разделител на лъча, съединител и други фотонни устройства и могат да бъдат съчетани със стандартно оптично влакно, използвайки фемтосекунден лазер, може също да направи 45 ° микроогледало вътре в фоточувствителното стъкло и сега е произведена оптична схема, съставена от 3 вътрешни микроогледала , Може да накара лъча да се завърти на 270° в областта от 4mmx5mm. По-научно, учените в Съединените щати наскоро използваха фемтосекундни лазери, за да създадат оптичен вълновод с дължина 1 см, който може да генерира усилване на сигнала от 3 dB/cm близо до 1062 nm. Влакнеста решетка Bragg има ефективни характеристики за избор на честота, лесна е за свързване с оптична комуникационна система и има ниски загуби. Следователно, той проявява богати характеристики на предаване в честотната област и се превърна в изследователска гореща точка на оптични устройства. През 2000 г. Kawamora K et al. използва две инфрачервени фемтосекундни лазерни интерферометрии за получаване на повърхностни релефни холографски решетки за първи път. По-късно, с развитието на производствените технологии и технологии, през 2003 г. Mihaiby. S et al. използва Ti: Sapphire фемтосекундни лазерни импулси, комбинирани с фазови пластини от нулев порядък, за да получат отразяващи Браг решетки върху сърцевината на комуникационните влакна. Има висок диапазон на модулация на индекса на пречупване и добра температурна стабилност. Фотонният кристал е диелектрична структура с периодична модулация на коефициента на пречупване в пространството и периодът му на промяна е от същия порядък като дължината на вълната на светлината. Устройството с фотонни кристали е чисто ново устройство, което контролира разпространението на фотони и се превърна в изследователска гореща точка в областта на фотониката. През 2001 г. Sun H B et al. използва фемтосекундни лазери за производство на фотонни кристали с произволни решетки в легирано с германий силициев диоксид, което може индивидуално да избира отделни атоми. През 2003 г. Serbin J et al. използва фемтосекунден лазер за индуциране на двуфотонна полимеризация на неорганично-органични хибридни материали за получаване на триизмерни микроструктури и фотонни кристали с размер на структурата по-малък от 200 nm и период от 450 nm. Фемтосекундните лазери са постигнали революционни резултати в областта на обработката на микрофотонни устройства, така че насочени конектори, лентови филтри, мултиплексори, оптични превключватели, преобразуватели на дължина на вълната и модулатори могат да бъдат обработени на "чип" Планарни светлинни контури с други компоненти са възможни. Постави основата за фотонни устройства, които да заменят електронните устройства. Технологията за фотомаска и литография е ключова технология в областта на микроелектрониката, която е пряко свързана с качеството и ефективността на производството на продуктите с интегрални схеми. Фемтосекундните лазери могат да се използват за поправяне на дефектите на фотомаската, а ширината на ремонтираната линия може да достигне точност под 100 nm. Вфемтосекунден лазерТехнологията за директно писане може да се използва за бързо и ефективно производство на висококачествени фотомаски. Тези резултати са много важни за микро Развитието на електронните технологии е от голямо значение.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Китай Оптични модули, производители на лазери с влакна, доставчици на лазерни компоненти Всички права запазени.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
