飞秒激光加工超光滑光学表面综述
精密和超精密加工技术、制造自动化是先进制造技术的两大领域，精密工程、精细工程和纳米技术是现代制造技术的前沿，也是未来制造技术的基础。超精密加工是一门新兴的综合性加工技术，它集成了现代机械、电子、测量及材料等先
级，极大地改善了产品的性能进技术成就，使得目前的加工精度达到了0.01m
和可靠性。超光滑表面加工技术是超精密加工体系的一个重要组成部分，在国防工业、信息产业民用产品的制造中占有非常重要的地位且有着广泛的市场需求，具有良好的发展前景。
科技的进步极大地推动了技术的发展，随着光学领域和微电子学领域及其相关技术的发展，对所需材料的表面质量的要求越来越高。大规模和超大规模集成电路对所用衬底材料的表面精度提出了很高的要求；短波段光学的发展尤其是强激光技术的出现，对光学元件表面粗糙度的要求极为苛刻。从而产生了超光滑表面的概念，并出现一系列用于进行超光滑表面加工的技术和方法。超光滑表面具有以下主要特征[1]：
（1）表面粗糙度小于1nm Ra，对于光学元件，表面粗糙度小于1nm RMS(粗糙度均方根值)，
（2）尽可能小的表面疵病与亚表面损伤；
（3）表面残余应力极小；
（4）晶体表面具有完整的晶体结构，即表面无晶格错位。
超光滑表面的加工手段有抛光和超精密机械加工等，而抛光应用得最广泛。超光滑表面加工的对象是晶体、陶瓷等硬脆性材料。超光滑表面主要应用于现代武器惯导仪表的精密陀螺的平面反射镜、激光核聚变反射镜、大规模集成电路的基片、计算机磁盘、磁头和蓝宝石红外探测器窗口的透镜等。
对于各种超光滑表面的抛光加工手段，根据在加工过程中工件和抛光盘之间的接触状态可分为3种类型：直接接触、准接触和非接触。在各种抛光方法中的接触状态均只属于其中一种，并在抛光过程中基本保持不变[1],[2]。
1.直接接触抛光
直接接触抛光是指抛光盘和工件在抛光过程中直接发生接触，依靠抛光磨料的机械磨削作用和抛光盘的摩擦作用去除材料。浴法抛光、Teflon法抛光等都属于这种接触方式。
2. 非接触抛光
非接触抛光是指使工件与抛光盘在抛光时不发生接触，仅用抛光液冲击工件表面，以获得完美结晶性和精确面型的加工表面的抛光方法。EEM、浮法抛光、激光抛光等都属于这种接触方式。该方法的去除量极小，可用于加工功能晶体材料元件(强调表面的晶格完整性)，也可用于加工光学元件(强调高面形精度和极低的粗糙度值)。
3. 准接触抛光
准接触抛光是指，在抛光过程中产生的动压使抛光盘和工件之间存在合适的间隙。化学机械抛光便是典型的准接触抛光。
随着材料表面技术的发展，表面抛光技术成为了一个越来越重要的技术。抛光技术又称镜面加工技术，是制造平坦而且加工变形层很小、没有擦痕的面加工工艺。在工业应用中，对材料表面粗糙度的要求越来越高，已经从微米级→亚微米级→纳米级→亚纳米级。为了满足应用的需要，已经有多种抛光技术被应用在工业生产中。抛光技术有：机械抛光、超声波抛光、化学抛光、离子束抛光、电解抛光、流体抛光、磁研磨抛光、激光抛光等。这些抛光技术在电子设备、精密机械、仪器仪表、光学元件、医疗器械等领域得到广泛的应用。
超光滑表面的抛光机理：一般原子直径小于0.3nm，而超光滑表面的微观起伏的均方根值为几个原子的尺寸，因此实现超光滑表面加工的关键在于实现表层材料原子量级的去除。传统的抛光理论认为，抛光是由磨料的机械磨削作用、抛光液的化学作用和工件表面材料的热流动共同作用的结果。对于超光滑表面的抛光，其材料去除的方式不外乎也是通过机械的作用和化学的作用，区别在于作用的方式有所不同。在硬脆性材料的超光滑表面抛光中，磨料的机械作用表现在以塑性的方式产生切屑。T.G.Bif ano提出了塑性磨削理论，他认为如果将磨削深度控制在几十纳米到几个纳米之间，硬脆性材料在磨削过程中的去除机理由脆性崩裂变为塑性流动。
随着纳米粉体技术的发展，纳米级磨料在超光滑表面抛光中得到了越来越广泛的应用，这使塑性磨削成为可能。在超光滑表面抛光中磨料的去除单位已在纳米，甚至已是亚纳米级，在这种加工尺度内，加工氛围中的化学作用显得尤为重要。在超光滑表面抛光中抛光液的化学作用表现在：先在被加工表面形成一层易于磨削的软质层，再利用抛光料或抛光盘的机械磨削的作用加以去除。这样就可以实现用软质抛光料加工硬质材料，而且对材料的去除及减少加工变质层是有利的。目前普遍认为超光滑表面抛光是磨料或抛光盘的机械作用和抛光浆料的化学
作用的结果，以物理、化学的方式去除材料。不同的抛光方法就在于机械作用和化学作用的组合上有所不同。目前关于超光滑表面加工机理的研究尚不完善，有待于通过纳米摩擦学的微切削理论做出进一步的解释。
在实际生产应用中，随着科学技术的迅速发展，对材料表面质量的要求越来越高。对于一些超硬材料和脆性材料以及复合材料，传统的加工方法无法满足加工的技术要求。激光抛光是一种新型材料表面处理技术，作为激光加工技术的重要应用之一，也随着激光技术的发展而出现并快速发展。由于激光抛光具有其他加工方法无可比拟的优势，自20世纪90年代以来，许多西方国家的学者都开始对激光抛光进行研究，近年来，中国一些学者和科研机构也开始投入了对激光抛光技术的探索和研究工作[1],[2]。
1.激光抛光技术的发展
自1964年~1965年相继发明了CO2激光器、YAG激光器后，激光器在工业上的应用变成了可能。随着激光这种新能源的获得，材料加工的领域被大大拓宽，其中材料表面的激光处理就是激光应用的重要方面之一。材料表面的激光处理主要集中在：材料表面激光相变硬化、激光合金化与涂覆、激光表面非晶化和微晶化、冲击硬化及激光对材料的表面改性等。近年来，随着材料科学，特别是材料表面科学的发展，激光器在材料科学中的应用得到进一部的拓宽；更由于工业应用中对材料表面的光洁度的要求越来越高，人们不断探索新的抛光技术，由于激光独特的性质，激光抛光技术出现了。刚开始，人们利用CO2激光器、YAG激光器等连续激光器，对一些材料进行了表面抛光的研究，得到了比较好的符合要求的光滑面，但容易在表面产生少量的裂纹。现在研究人员把重点放在短波长准分子激光器和短脉冲的飞秒脉冲激光器上，利用它们抛光不易产生裂纹，抛光的效果更好。从90年代中期以来，在美国、俄罗斯、德国和日本等国家，广泛开展了金刚石薄膜的激光抛光研究，已经得到了纳米级的表面粗糙度；近年来，日本大阪大学激光研究院的研究人员选用193nm烧蚀波长和PMMA(光学材料)组配获得高的表面光滑度，使其表面误差下降到只有0.17λ。现在激光抛光已经在金刚石薄膜、高分子聚合物、陶瓷、半导体、光学元件、金属、绝缘体等得到广泛的研究。
2.飞秒激光的产生
根据激光器工作方式的不同，激光通常可分为连续激光和脉冲激光。脉冲激光是指以脉冲工作方式的激光器发出的光脉冲，简单地说，好比手电筒一样，合
上开关立刻又关掉就是发出了一个“光脉冲”。用脉冲方式工作有它的必要性，比如发送信号减少热量的产生等等。近年来，超短光脉冲的产生、控制及应用获得了飞速地发展。人们通常将皮秒(ps，1012s)、飞秒(fs，1015s)光脉冲称之为超短光脉冲。从20世纪60年代激光的诞生到20世纪80年代，激光脉冲均处于皮秒量级。1981年，弗克等人利用碰撞锁模技术从染料激光器中首次获得了飞秒激光脉冲，所谓锁模技术是指将激光器中同时存在的不同模式的激光脉冲实现相位锁定。通常飞秒激光系统由四部分组成：振荡器、展宽器、放大器和压缩器。在振荡器内，可利用锁模技术获得飞秒激光脉冲；展宽器将这个飞秒种子脉冲按不同波长在时间上拉开；放大器使这一展宽的脉冲获得充分能量；压缩器把放大后的不同成分的光谱再会聚到一起，恢复到飞秒宽度，从而形成具有极高瞬时功率的飞秒激光脉冲。20世纪90年代以后，随着飞秒钛宝石激光器的研制成功，获得了高功率峰值、脉冲极短的飞秒激光，但其昂贵的成本，庞大的结构，复杂的操作严重阻碍了飞秒激光的应用。为了突破现有飞秒激光局限，随着光子晶体光纤的问世，新一代飞秒激光研究于2000年后蓬勃发展起来。在国际上，我国科学工作者首次实现了飞秒激光在400~700nm宽带连续可调谐，并研制成功国际上首台全光子晶体光纤飞秒激光放大系统，创造了39fs该技术当前最短脉宽纪录。近年来，科学工作者又将超短光脉冲推进到了阿秒(1018s)量级[3]。
3.飞秒激光的特点[3]
第一，脉冲宽度极短。飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒，飞秒的单位是fs(femto-second)，1fs＝10-15s，光在真空中1s内传播的距离是3.0×108m，而光在1fs内传播的距离仅为0.3μm，比大多数细胞的直径还要短，相当于光的波长的距离，病毒的体长，CD片的槽宽量级。
第二，经放大后峰值功率极高，可达太瓦(1012W )以上，经聚焦，峰值功率密度可达1018~1020W/cm2，其强度超过了原子内部的库仑场，比目前全世界发电总功率还要多出百倍。
第三，它能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域，使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。例如：将1mJ的能量集中在几个飞秒时间内并汇聚成直径为10μm的光斑，其光功率密度可达到1018W/cm2，将其换算成电场强度则为2×1012V/m，为氢原子中库仑场强(5×1011V/m)的4倍，这就有可能将电子从原子中直接剥离出来。这些独有的特点使飞秒激光具有广泛而特殊的用途，它将对社会经济的发展起到巨大的带动作用。
传统的机械抛光加工过程是抛光→拆卸→清洗→面形测量→装夹→再抛光…循环往复，直至光洁度达到要求为止，这一过程非常耗时，如一块白宝石窗口所需加工时间就长达数月，探索新的抛光技术非常必要。与其他加工方法现比，飞秒激光抛光具有独特的优势。激光有4大特性：单色性、相干性、方向性和高能量密度。这些性质使激光在加工方面具有独特的优势，激光可经聚焦产生巨大的功率密度(或能量密度)这使激光抛光成为了可能。激光抛光有以下特点：(1)它是非接触式抛光。接触式抛光在样品上施加了外力，样品在外力下容易破裂；而非接触式激光抛光则不会对样品施加任何压力；(2)激光抛光有很高的灵活性。它不仅能对平面进行抛光，还由于激光抛光是非接触式加工，故运用计算机三维控制能够对各种曲面进行抛光，如是对称曲面效果则更好，激光能够抛光的面形有：平面、球面、椭球面、抛物面等；(3)抛光样品时，不需要其它的辅助药剂，故对环境的污染很小；(4)可以实现精密的抛光，材料表面经激光抛光后可以达到纳米级，甚至亚纳米级；(5)特别适合超硬材料和脆性材料粗抛光后的精抛光；
(6)可实现微细抛光，对选定的微小区域进行局部抛光；(7)抛光需要的工作环境比较简单，一般在室温下进行，不需要特殊的工作环境[3]。
激光抛光与其它主要抛光技术的对比情况
激光抛光的机理分析
激光抛光本质上就是激光与材料表面相互作用，它遵从激光与材料作用的普遍规律。激光与材料的相互作用主要有两种效果：热作用和光化学作用。根据激光与材料的作用机理，可把激光抛光简单分为两类：一类为热抛光，另一类为冷抛光[4]。热抛光一般用连续长波长激光，抛光时主要用波长为1.06μm的YAG激光器和波长10.6μm的CO2激光器，作用的机理是激光与材料相互作用的热效应，通过熔化、蒸发等过程来去除材料表面的成分，因此，只要材料的热物理性质好，
都可用它来进行抛光。Udrea等人利用一台10W、功率密度为140W/cm2的单模纵流连续CO2激光器，对光纤的端表面进行了抛光，使表面粗糙度从3μm减少到100nm。但是这些红外波段的激光在材料表面抛光过程中，由于热效应，温度梯度大产生的热应力大，容易产生裂纹，效果不是很好，抛光达到的级别不是很高。冷抛光一般用短脉冲短波长激光，抛光时主要用紫外准分子激光器或飞秒脉冲激光器。飞秒激光器有很窄的脉冲宽度，它和材料作用时几乎不产生热效应。准分子激光波长短属于紫外和深紫外光谱段，有强的脉冲能量和光子能量、高的重复频率、窄的脉冲宽度。大多数的金属和非金属材料对紫外光有强烈的吸收系数。冷抛光主要是通过“消融”作用，即光化学分解作用。作用的机理是“单光子吸收”或“多光子吸收”，材料吸收光子后，材料中的化学键被打断或者晶格结构被破坏，材料中成分被剥离。在抛光过程中，热效应可以忽略，热应力很小，不产生裂纹，不影响周围材料，材料去除量易控制，所以，特别适合精密抛光，尤其适合硬脆材料。冷抛光能完成激光热抛光不能完成的一些工作，因此，在微细抛光、硬脆性材料和高分子材料抛光等方面具有无法比拟的优越性[8]。Folwaczny等人利308nm的XeCl准分子激光对瓷器表面进行了抛光的研究，使表面粗糙度从4.14Pm减少到了1.13μm。loor等人利用193nm的rF准分子激光对金刚石薄膜进行了抛光，使表面粗糙度从3.6μm减少到1μm左右。
当激光束聚焦于材料表面时，会在很短的时间内在近表面区域积累大量的热，使材料表面温度迅速升高,当温度达到材料的熔点时，近表面层物质开始熔化，当温度进而达到材料的沸点时，近表面层物质开始蒸发,而基体的温度基本保持在室温。
当上述物理变化过程主要为熔化时，材料表面熔化部分各处曲率半径的不同使熔融的材料向曲率低(即曲率半径大)的地方流动，各处的曲率趋于一致。同时，固液界面处以每秒数米的速度凝固，最终获得光滑平整的表面。在这个过程中，如果材料处于熔融状态的时间过长，熔化层就会向深处扩展，材料的整体外观和机械性能也会随之降低。因此，激光束和特定材料的相互作用必须产生一个高的温度梯度，促进材料快速加热和冷却，熔化极限(melting threshold)，熔深和材料处于熔化状态的时间(melting duration)取决于入射光束和材料相互作用过程中不同的参数。当上述物理变化过程主要为蒸发时，激光抛光的实质就是去除材料表面一薄层物质。激光产生的能量足以击穿Cu,W, Al或其他任何材料的禁带，从而使它们蒸发。去除材料的速度取决于材料的性质，材料的数量以及所用激光的功
率。它们之间的关系可以用下面的等式来表示：V=[I(1-R)]/[(C P△T+L f+L v)ρ][5],[6]。
其中I为激光束的强度，R为材料的反射率，C p为材料的比热，ΔT为材料的沸点与初始温度之差，L f为材料的熔化热，L v为材料的蒸发热，ρ为材料的密度。去除一定量材料所需要的时间等于要去除的材料厚度与材料蒸发速度的熵。从给定的硅晶片表面清除一层厚度为1.0μm的材料所需要的时间如下表所示。
从给定的硅晶片表面清除一层厚度为1.0μm的材料所需要的时间
*假定初始温度为25℃，所用激光器的功率为300W，频率为300Hz，能量为1000mJ，可以发射波长为308nm，横截面为矩形(38mm×13mm)的激光束。激光抛光系统的主要构成
激光在对不同的材料进行抛光时，系统是有些差别的，但是系统的主要构成有：激光器、光束均匀器、面形检测反馈系统、三维工作台、计算机控制系统。激光抛光通常采用两种方法：一种是激光光束固定不动，工作台带动工件运动；另一种是工作台和工件不动，光束根据要求运动。用连续激光抛光时，激光作用在材料表面检测设备跟踪检测，实时反馈控制决定每个微小部分作用时间(或扫描速度)或控制变焦聚焦系统来改变激光功率密度。用脉冲激光抛光时，激光作用在材料表面检测设备跟踪检测，实时反馈控制决定每个微小部分作用的脉冲个数或者控制变焦聚焦系统来改变激光的能量密度。在激光抛光过程中，检测技术和实时反馈控制技术是关键，在很大程度上决定了抛光的等级[7]。
激光抛光的主要工艺参数
主要有激光功率密度(或者能量密度)阈值、光束质量、波长、脉冲宽度、初始条件、光束的入射方向等。抛光时，激光功率密度阈值与激光和材料的性质有关，对于激光“热抛光”，材料的热吸收系数严重影响抛光的功率密度阈值和抛光效率；对于激光“冷抛光”，材料的能级结构与激光光子能量大小严重影响抛光的功率密度阈值和抛光效率。激光光束质量对抛光的质量影响很大，在抛光时，一般采用基模激光抛光，很少用高阶模。即使是基模光束还要进行整形，使作用在材料表面的激光能量分布为均匀分布，抛光的效果就更好。对于基模高斯光束
或者矩形分布光束的整形，用一种特制的玻导管可以得到比较好的均匀分布的光束。理论上各种波长激光都能够用于抛光，但是在实际应用中，为了达到高的抛光级别，一般波长越短越好。如果是采用脉冲激光，那么一般是脉宽越窄越好，现在，研究人员已经在用飞秒脉冲激光进行抛光研究。对于晶体的抛光还要考虑激光光束入射方向，应该沿着晶体的某一个生长方向，这样抛光的效果会更好。应该注意到抛光的质量还与材料初始条件有很大的关系，对于粗抛光和精抛光，它们在工艺上的要求是有差别的，光束的扫描速度是不同的。激光抛光的效率针对不同的方式有差异，对于激光热抛光，由于是热作用，效率比较高；对于激光冷抛光，由于是光化学分解作用，效率相对要低些。根据具体的情况，在抛光时，增加一些外部条件(如：辅助气体、加温、加压等)抛光效果将会更好[8],[9]。
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光纤激光器的工作原理及其发展前景 1 引言 光纤激光器于1963年发明，到20世纪80年代末第一批商用光纤激光器面市，经历了20多年的发展历程。光纤激光器被人们视为一种超高速光通信用放大器。光纤激光器技术在高速率大容量波分复用光纤通信系统、高精度光纤传感技术和大功率激光等方面呈现出广阔的应用前景和巨大的技术优势。光纤激光器有很多独特优点，比如：激光阈值低、高增益、良好的散热、可调谐参数多、宽的吸收和辐射以及与其他光纤设备兼容、体积小等。近年来光纤激光器的输出功率得到迅速提高。已达到10—100 kW。作为工业用激光器,现已成为输出功率最高的激光器。光纤激光器的技术研究受到世界各国的普遍重视，已成为国际学术界的热门前沿研究课题。其应用领域也已从目前最为成熟的光纤通讯网络方面迅速地向其他更为广阔的激光应用领域扩展。本文简要介绍了光纤激光器的结构、工作原理、分类、特点及其研究进展，最后对光纤激光器的发展前景进行了展望。 2 光纤激光器的结构及工作原理 2.1光纤激光器的结构 和传统的固体、气体激光器一样。光纤激光器基本也是由泵浦源、增益介质、谐振腔三个基本的要素组成。泵浦源一般采用高功率半导体激光器(LD)，增益介质为稀土掺杂光纤或普通非线性光纤，谐振腔可以由光纤光栅等光学反馈元件构成各种直线型谐振腔，也可以用耦合器构成各种环形谐振腔泵浦光经适当的光学系统耦合进入增益光纤，增益光纤在吸收泵浦光后形成粒子数反转或非线性增益并产生自发辐射所产生的自发辐射光经受激放大和谐振腔的选模作用后．最终形成稳定激光输出。图1为典型的光纤激光器的基本构型。 增益介质为掺稀土离子的光纤芯，掺杂光纤夹在2个仔细选择的反射镜之间．从而构成F—P谐振器。泵浦光束从第1个反射镜入射到稀土掺杂光纤中．激射输出光从第2个反射镜输出来。 2.2 光纤激光器的工作原理 掺稀土元素的光纤放大器促进了光纤激光器的发展，因为光纤放大器可以通过适当的反馈机理形成光纤激光器。当泵浦光通过光纤中的稀土离子时．就会被稀土离子所吸收。这时吸收光子能量的稀土原子电子就会激励到较高激射能级，从而实现离子数反转，反转后的离子数就会以辐射形式从高能级转移到基态，并且释放出能量，完成受激辐射。从激发态到基态的辐射方式有2种：自发辐射和受激辐射。其中，受激辐射是一种同频率、同相位的辐射，可
专题03 光学之平面镜成像特点的应用 光现象中平面镜成像，在中考中多以选择题、填空题、实验题、作图题为主，是中考的重点。但作为压轴题就很少见。 1.平面镜中的“花”的大小取决于 A．花本身的大小 B．平面镜的大小 C．花到平面镜的距离 D．平面镜放置的高低 【答案】A 考点：平面镜成像的特点 abc是两支完全相同的和为玻璃板，2.下图是探究平面镜成像特点的实验装置，蜡烛。下列说法错误的 是 A.为了保证实验效果应选择较薄的玻璃板 B.实验时玻璃板a应与水平桌面垂直放置 C.沿水平桌面移动前蜡烛c应先点燃 D.该实验最好在较暗的环境中进行 【答案】C 【解析】 试题分析：A、因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像，影响到实验效果，所以应选用薄玻璃板，故本选项正确，但不符合题意．B、实验时玻璃板如果不竖直，不论怎样移动后面的蜡烛都不 可能与前面蜡烛的像完全重合，就无法验证像的位置和大小，所以玻璃板a应与水平桌面垂直
放置．故本选项正确，但不符合题意．C、因为玻璃板是透明的，两面都能发生反射现象形成像，如果移动蜡烛c前先将其点燃，在玻璃板两面都会形成蜡烛的像，实验很难进行．故本选项错误，符合题意．D、因蜡烛是 1 故但不符合题意．点燃的，所以适合在较黑暗的环境下才可看清蜡烛的像，能保证实验效果．故本选项正确，选C．考点：平面镜成像的特点和原因 3.下列现象中，由于光的反射形成的是 ．豹子在水中D．BA．铅笔在水面处．人在阳光下C水中的筷子的倒影“折断”向上翘形成影子 D 【答案】【解析】是试题分析：A和C都是由于光的折射形成的；B是由于光的直线传播形成的；的，D是由于光的反射形成 平面镜成像。当物体射到平面镜上的光，经平面镜反射后的反射光线是发散的，这些光线的反向延长线相D 交而成的点，就是我们看到的像。故选考点：光现象） 4.下面方框中的四个福娃图像中，有一幅是福娃在竖直放置的平面镜中的像，它应当是 （ A 【答案】【解析】福娃在竖直放置的平面镜中的像，平面镜成的是正立等大的虚像，像和物关于镜面对称。所以，试题分析：A A。故选它应当是考点：平面镜成像的速度远离平面镜身高1.6m的人，站在平面镜前s1m处，则人在镜中的像高2m／ m，若此人以5.）“不变”、“变小”、。，镜中的像的大小后，像与平面镜的距离为运动1s m （选填“变大”【答案】1.6 3 不变 2
飞秒激光的发展和应用 （.） 摘要：随着激光技术的研究、开发和应用十分活跃。本文简要介绍了飞秒激光发展、特点及技术研究进展和发展趋势。 关键词：飞秒，激光技术，激光手术，激光武器，飞秒脉冲，飞秒激光 作者简介： 0 引言 20世纪以光科学与工程技术研究为基础所积累的丰硕成果，已在世界范围内对人类现代物质和精神文明做出了巨大的贡献。21世纪将是光子技术进一步大发展的时代，激光技术将成为世界各国竞争的焦点之一，以激光技术为核心的相关产业将成为知识经济时代和信息时代的重要驱动力量。 飞秒激光是过去20年间由激光科学发展起来的最强有力的新工具之一。飞秒脉冲是如此的短，目前已经达到了4 fs以内（可见光-近红外波段），1飞秒（fs，即10-15 s），仅仅是1千万亿分之一秒，如果将10 fs作为几何平均来衡量宇宙，其寿命仅不过1 min而已。飞秒脉冲又是如此之强，采用多级啁啾脉冲放大（CPA）技术获得的最大脉冲峰值功率可达到100太瓦（TW，即1012 W）甚至皮瓦（PW，即1015 W）量级，其可聚焦强度比将太阳辐射到地球上的全部光聚焦成针尖般大小后的能量密度还要高[1]。飞秒激光完全是人类创造的奇迹。 1 飞秒激光的原理 众所周知，组成物质的分子和原子，每时每刻都在快速地运动，这是微观物质重要的基本属性。飞秒激光产生后，人类能够在原子和电子的层面上观察到它们超快运动的过程并加以利用。在高强度飞秒激光的作用下，气态、液态、固态物质会在瞬息间变成等离子体。高功率飞秒激光与电子束碰撞，能够产生X 射线飞秒激光、射线激光以及正负电子对。此外，利用飞秒激光能够有效地加速电子，使加速器的规模得到上千倍的压缩。高功率飞秒激光与物质相互作用，能够产生足够数量的中子，实现激光受控核聚变的快速点火[2]。 通过对飞秒的研究，除了揭示自然科学的奥妙之外，还促进了新型“飞秒激光”技术的应用和发展。飞秒激光是一种周期可以用飞秒计算的超强超短脉冲激光。它的出现为人类提供了前所未有的全新实验手段与物理条件，有着十分广阔的应用前景。 2 飞秒激光的特点 根据飞秒激光超短和超强的特点，大体上可以将应用研究领域分成超快瞬态现象的研究和超强现象的研究。它们都是随着激光脉冲宽度的缩短和脉冲能量的增加而不断的得以深入和发展。 飞秒激光的特点：（1）持续时间极短，只有几个飞秒，是人类目前在实验条件下所能获得的最短的脉冲，所以飞秒激光是无穿透性的，对眼内组织无损伤。（2）具有极高瞬时功率，可达到百万亿瓦。近红外激光脉冲，在经过角膜组织表面时不被吸收，通过调节聚焦透镜和角膜表面相对位置。将脉冲聚焦在预定深度的一个小点上，当每次脉冲达到聚焦点时，触发一次称为激光诱导光衰变作用，多脉冲定位在同一个焦点深度，通过形成一层小直径的气泡来实现切割手术。（3）能聚焦到比头发丝直径还要小的空间区域。每个脉冲的连接的紧密性，决定了切割平面的光滑性。
激光的发展历史与前景 ——15物01 15075003 邹萌●激光原理 激光是光与物质的相互作用，实质上，也就是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。 微观粒子都具有特定的一套能级（通常这些能级是分立的）。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态（或者简单地表述为处在某一个能级）上。与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h（h为普朗克常量）。 ●发展历程 激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。 激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER的音译，LASER （Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的意思是“通过受激发射光扩大”，这已经完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议改称“激光”。 激光的原理早在 1917年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到 1960 年激光才被首次成功制造。 1958年，美国科学家肖洛（Schawlow）和汤斯（Townes）发表重要论文，并获得1964年的诺贝尔物理学奖。 1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。 1960年7月7日，梅曼宣布世界上第一台激光器诞生。 前苏联科学家尼古拉·巴索夫于1960年发明了半导体激光器。 ●应用前景 激光技术是现代科学技术发展的结果，是20世纪与原子能、计算机、半导体齐名的四项重大发明之一。激光一问世，就获得了飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且推动了许多新兴产业的产生。激光能够使人们有效地利用目前所拥有的先进方法和手段，促进生产力的提高。因此，激光技术是当今工业发展的一个重要趋势。 其中，生命和健康科学是一个非常强劲的市场，因为那里会不断出现的新应用，很多都是基于激光的原理。激光不再只局限为一种外科手术工具，它将会更加广
收稿日期:2008-10-13. 动态综述 光纤激光器研究进展 申人升,张玉书,杜国同 (大连理工大学物理与光电工程学院,辽宁大连116023) 摘 要: 光纤激光器具有寿命长,模式好,体积小,免冷却等一系列其他激光器无法比拟的优点,近年来受到了来自电子信息、工业加工和国防科技等研究开发领域的高度关注。文章概述了光纤激光器典型的工作原理,阐述了其当前主要研究方向以及国内外研究现状,最后提出了光纤激光器产业化的趋势。 关键词: 光纤;光纤激光器;光子晶体光纤;超短脉冲 中图分类号:TN248 文献标识码:A 文章编号:1001-5868(2009)01-0001-05 Latest Development of Fiber Lasers SH EN Ren -sheng ,ZH ANG Yu -shu,DU Guo -tong (School of Physics and Optoelectronic Technology,Dalian University of Technology,Dalian 116024,C HN) Abstract: Fiber lasers ow n lots of advantages co mpared w ith other lasers,including lo ng life,goo d mode,compactness,etc.Recently,fiber lasers have received increasing ly intensive attention in the applications o f electro nic inform ation,industr y processing and national defense technolog y.T he ty pical principle o f fiber laser is explained and resear ch progr esses about fiber lasers are review ed.Furthermore,the future developm ental trends fo r laser fiber are discussed. Key words: fiber;fiber lasers;photonic crystal fiber;ultrashort pulse 0 引言 光纤激光器诞生于20世纪60年代初,它是伴随着光纤通信技术、光纤制造工艺以及与激光器生产技术的日趋成熟而迅猛发展起来的新型器件。由于其在高速率、密集波分复用(DWDM )通信系统、高精度传感技术和大功率激光加工等方面呈现出潜在的技术优势和广阔的应用前景,所以备受世界各国科研工作者的青睐,现已成为国际学术界的热门研究对象。 光纤激光器与其他类型激光器相比较,其优点为:(1)泵浦功率低、增益高、输出光束质量好;(2)与其他光纤器件兼容,可实现全光纤传输系统;(3)使用光纤作为基体,其结构具有较高的比表面积,因而散热好;(4)体积小,携带方便;(5)光纤激光器可以作为光孤子源,实现光孤子通信。 1 原理与分类 1.1 基本工作原理 图1 所示为典型光纤激光器的基本结构。 图1 光纤激光器基本结构 典型光纤激光器主要由三部分组成:产生光子的增益介质、使光子得到反馈并在增益介质中进行谐振放大的光学谐振腔和激发增益介质的泵浦源。其中,增益介质为掺杂稀土离子的纤芯。 当泵浦光从反射镜1(或光栅1)入射到掺杂光纤芯中时,会被所掺杂的稀土离子吸收。吸收了光子能量的稀土离子会发生能级跃迁,实现/粒子数反 # 1#
飞秒激光微加工技术国内外的研究现状 超短、超强和高聚焦能力是飞秒激光的3大特点。飞秒激光脉宽可短至4 fs(1 fs=10-15 s)以内…，峰值功率高达拍瓦量级(1 Pw=1015w)聚焦功率密度达到1020-1022 W／cm2。飞秒激光可以将其能量全部、快速、准确地集中在限定的作用区域，实现对玻璃、陶瓷、半导体、塑料、聚合物、树脂等材料的微纳尺寸加工，具有其它激光加工无法比拟的优势：①耗能低，无热熔区，"冷"加工；②可加工的材料广泛：从金属到非金属再到生物细胞组织，甚至是细胞内的线粒体；③高精度、高质量、高分辨率，加工区域可小于焦斑尺寸，突破衍射极限； ④对环境没有特殊要求，无污染。飞秒激光微加工是当今世界激光、光电行业中极为引人注目的前沿研究方向。世界各国学者在飞秒激光与材料相互作用机理研究方面已取得重大的进展，开发出以钛宝石激光器为主的飞秒激光微加工系统，开展了飞秒激光微纳加工的工艺研究，促进了多学科的融合，推动着飞秒激光微纳加工技术向着低成本、高可靠性、多用途、产业化的方向发展。飞秒激光微加工技术将在超高速光通讯、强场科学、纳米科学、生物医学等领域具有广泛的应用和潜在的市场前景。本文旨在综述飞秒激光微加工技术国内外的研究状况，介绍飞秒激光微加工的重要应用，展望其今后的发展趋势。 1 国内外飞秒激光微加工技术研究状况 1．1飞秒激光微加工基础理论的研究 飞秒激光加工机理的研究、试验大多是探索陛的，多与长脉冲情形相比较而确定飞秒激光的烧蚀特性，在一定程度上解释了飞秒激光与物质相互作用的物理本质。目前理论研究较系统的材料有金属和透明介质。 (1)金属前苏联Anisimov SI等人于1975年第一次提出了超短脉冲烧蚀金属材料的双温模型。该模型从一维非稳态热传导方程出发，考虑到超短脉冲作用时，存在光子与电子、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。一些学者以该模型为基础，在不同的激光脉宽下对双温方程进行约化，求得解析解"-。发现当激光脉宽远远小于晶格的受热时间时，烧蚀时间不依赖于激光脉宽。试验得到的金属铜材料的烧蚀速率与双温模型基本一致。1999 年，Falkovsky L A和Mishchenko E G基于玻尔兹曼方程和费米狄拉克配分函数提出热电子爆炸模型来描述金属材料中的超快形变。2002年，chen J K等人综合双温模型及电子爆炸模型，假定单轴应变三维高压条件，提出了一系列相关联的瞬时热弹性变形方程。数值结果表明，超短激光脉冲烧蚀过程中，非熔融态损伤占支配地位，这种非熔融态损伤的主要动力来源于热电子爆炸力。 (2)透明介质1990年，Hand D P和RusseU P St J根据K-K(Kmmers-Kronig)因果关系提
平面镜成像教学目标 认知目标 1.理解平面镜成像特点 2.知道在光的反射现象中光路可逆 3.知道潜望镜、万花筒的光学原理 技能目标学会平面镜成像作图法 重点 平面镜成像特点 难点 “像”的概念，区别实像和虚像 教学过程 复习
1．光的直线传播 2．光的反射现象及反射定律 3．光路可逆 导入 学生观察课本P54照片 设问湖中的倒影是怎样产生的？为什么与湖面上的景物对称？ 展示表面平的镜子、玻璃板、表面抛光的金属板、平静的水面、大理石及透明塑料片等都能产生与物体对称的影子。 这类反射面是平面的镜子称为平面镜。 新课 一、平面镜所成的像有什么特点？ 实验1 内容活动卡P35实验1 记录将蜡烛和蜡烛的像的位置用刻度尺连起来， 量出蜡烛到镜面的距离和蜡烛的像到镜面的距离。 结论平面镜所成的像是虚像；像和物体到平面镜的距离相等；像和物体的大小相等；像和物体对镜面来说是对称的。
实验2 内容活动卡P35实验2 观察比较描画与原画的大小、左右和朝向关系 结论虚像、对称、大小相等 练习课本P56思考与练习1.2.5. 二、平面镜中的像是如何产生的？ 阅读课本P54-P55 发光点S发出的光束经平面镜反射，进入人眼。所有反射光线的反向延长线都交于镜面后的S’。因为光的直线传播，人眼感到反射光线是从镜面后的S’发出的，好像S’在发光，S’实际没有光线射出，它是发光点S在平面镜中所成的虚像。物体上的每一点都会在平面镜中形成一个相应的`虚像点，在平面镜中就形成了物体的像。像的大小与平面镜的大小无关。 演示平面镜成像作图法 利用物像对称性先决定像点位置，任取两根发散光线并画出反射光线。（用虚线表示反射光线的反向延长线） 提问如果入射光线沿着反射光线的方向射入，情况会怎样？ 练习活动卡P36思考和讨论1.2.
飞秒激光器的应用研究 院系：信息科学与技术系 专业班：光信0801班 姓名：周紫雁 学号：20081182002 2012年5月
飞秒激光器的应用研究The Study of the Applications of Femtosecond Laser
摘要 飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段，它的独特优势使飞秒激光器在各领域的应用倍受关注，飞秒激光器在高速光通讯、强场科学、纳米科学、生物医学等领域具有广泛的应用。通过研究其应用现状以及供需量，不但可以了解飞秒激光的基本特性与工业优势，并且可以给各企业的激光器开发提供参考。 首先，本文对飞秒激光的物理特性及主要用途进行了概述，阐述了飞秒激光的优势与特性。通过翻阅资料与数据，对飞秒激光器国际方面应用现状进行分析。虽然目前飞秒激光器在激光加工行业所占份额很小，但是它的应用前景不可估量。在数据分析之后，以实际考察以及案例分析的方法，对飞秒激光器在中国的应用现状进行了分析，由于飞秒激光微加工在国内运用少之又少，但是在屈光矫正方面应用广泛，并对此进行详细的考察。结论得出，飞秒激光目前处于供小于求的状态，若广泛引进可以达到很高的效益。 关键词：飞秒激光工业应用眼科应用
Abstract Currently, femtosecond laser is the shortest pulse technology which we can obtain in the laboratory conditions. Due to these advantages, the applications of the femtosecond laser in different fields raise folks’ attentions. Femtosecond lasers have a great applying prospect in high-speed optical communication, strong field science, Nano science, biology medicine. To study the market situation and the demands and supply, not only can we grasp the information of the major nature and industrial advantages of femtosecond laser, but also can give the departments of retailer and the manager a great reference to make the long-term strategic plan. Firstly，the physical characteristics and the use of femtosecond has been illustrated basically. It is illumined the unique advantages and nature of femtosecond laser. Then, I analyzed the international market of the femtosecond laser via the date and paging the information. Although the industry of femtosecond laser accounts for a small market share, it has a mega international market prospect. Through the investigation and case analysis, the Chinese market of femtosecond lasers is analyzed. Due to the little application of femtosecond laser in the domestic micro processing field and the wide use in LASIK, I laid more emphasis in the biology and medicine market and made the conclusion, that recently the supply of the femtosecond laser is less than the demands, if abundant equipment can be imported, it can bring large quantities of economic effects. Key words:Femtosecond laser industrial application ophthalmology application
飞秒激光超微细加工技术简介 摘要：本文首先简单地介绍了飞秒激光和超微细加工技术飞秒激光加工技术的技术背景，然后较为详细地介绍了飞秒激光超微细加 工技术及其特点与应用，结合飞秒激光超微细加工技术的特点 将其与其它的微机械加工技术进行了比较，最后分析飞秒激光 超微细加工技术的发展趋势和应用前景。 关键词：飞秒激光超微细加工技术飞秒激光超微细加工 Femtosecond laser micro machining technology Introduction Abstract: This paper first briefly describes the technical background of the femtosecond laser and micro machining technology and femtosecond laser micro machining technology, then a more detailed description the femtosecond laser micro machining technology and its features and applications, combined with the femtosecond laser micro machining technology will be characterized by with other micro-machining technology, the final analysis of the femtosecond laser micro machining technology trends and application prospects. Keywords:femtosecond laser micro machining technology femtosecond laser ultra-fine processing 0引言 激光（Laser,即Light Amplification by stimulated Emission of Radiation的缩写），意思是利用辐射受激得到的加强光，激光加工（Laser Beam Machining）就是把激光的方向性好和输出功率高的特性应用到材料的加工领域中去。【1】用聚焦的方法，把激光束汇聚在面积很小的一个区域，从而在该区域提供足够的热量使该区域的材料荣华或者气化从而达到机械加工的目的，显然激光加工是一种非接触式的加工，可以用于各种材料的微细加工。知道了什么是激光加工，那么飞秒激光超微细加工和普通的激光加工又有什么区别呢？
光纤激光器的前世今生 ?光纤激光器定义 光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。 光纤激光器应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接（铜焊、淬水、包层以及深度焊接）、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设,作为其他激光器的泵浦源等等。 光纤激光器发展史 早期对激光器的研制主要集中在研究短脉冲的输出和可调谐波长范围的扩展方面。今天，密集波分复用(DWDM)和光时分复用技术的飞速发展及日益进步加速和刺激着多波长光纤激光器技术、超连续光纤激光器等的进步。同时，多波长光纤激光器和超连续光纤激光器的出现，则为低成本地实现Tb/s的DWDM或OTDM传输提供理想的解决方案。就其实现的技术途径来看，采用EDFA放大的自发辐射、飞秒脉冲技术、超发光二极管等技术均见报道。 目前国内外对于光纤激光器的研究方向和热点主要集中在高功率光纤激光器、高功率光子晶体光纤激光器、窄线宽可调谐光纤激光器、多波长光纤激光器、非线性效应光纤激光器和超短脉冲光纤激光器等几个方面。 1962年世界上第一个GaAs半导体激光器问世以来，已有四十余年的历史，现在半导体激光器已广泛地应用于激光通信、光盘存储、激光检测等领域。 随着半导体激光器连续输出功率的日益提高，其应用范围也不断扩大，其中大功率半导体激光器泵浦的固体激光器（DPSSL）是它最大的应用领域之一。这一技术综合了半导体激光器与固体激光器的优点，不仅将半导体激光器的波长转换为固体激光器的波长，而且伴随光束质量的改善和光谱线宽的压缩，以及实现脉冲输出等。https://www.doczj.com/doc/9713988634.html,/半导体激光器体积小、重量轻，直接电子注入具有很高的量子效率，可以通过调整组份和控制温度得到不同的波长与固体激光材料的吸收波长相匹配，但它本身的光束质量较差，且两个方向不对称，横模特性也不尽理想。而固体激光器的输出光束质量较高，有很高的时间和空间相干性，光谱线宽与光束发散角比半导体激光小几个量级。对于DPSSL，是吸收波长短的高能量光子，转化为波长较长的低能量光子，这样总有一部分能量以无辐射跃迁的方式转换为热。这部分热能量将如何从块状激光介质中散发、排除成为半导体泵浦固体激光器的关键技术。 为此，人们开始探索增大散热面积的方法。深圳市星鸿艺激光科技有限公司专业生产激光打标机，激光焊接机,深圳激光打标机,东莞激光打标机 ?方法之一就是将激光介质做成细长的光纤形状。 所谓光纤激光器就是用光纤作激光介质的激光器，1964年世界上第一代玻璃激光器就是光纤激光器。由于光纤的纤芯很细，一般的泵浦源（例如气体放电灯）很难聚焦到芯部。所以在以后的二十余年中光纤激光器没有得到很好的发展。随着半导体激光器泵浦技术的发展，以及光纤通信蓬勃发展的需要，1987年英国南安普顿大学及美国贝尔实验室实验证明了掺铒光纤放大器（EDFA）的可行性。它采用半导体激光光泵掺铒单模光纤对光信号实现放大，现在这种EDFA已经成为光纤通信中不可缺少的重要器件。由于要将半导体激光泵浦入单模光纤的纤芯（一般直径小于10um），要求半导体激光也必须为单模的，这使得单模EDFA难以实现高功率，报道的最高功率也就几百毫瓦。
【本讲教育信息】 一. 教学内容： 寒假专题——光学平面镜成像作图辅导总结 二. 考点点拨： 考点1：平面镜作图题解题指导 考点2：时钟问题 三. 跨越障碍： 考点1、平面镜成像作图 （一）作图依据的原理 1. 光的反射定律： （1）反射光线与入射光线、法线在同一平面上； （2）反射光线和入射光线分居在法线的两侧； （3）反射角等于入射角。 2. 平面镜成像的特点： （1）平面镜所成的像和物体到镜面的距离相等； （2）像与物体的大小相等； （3）像与物体的连线与镜面垂直。 实际中总概况的话就是平面镜所成的像和物关于平面镜对称 （二）作图的规范化要求 1. 平面镜的反射面和非反射面不能混淆，平面镜的非反射面要画上短斜线。 2. 实际光线（入射光线和反射光线）要画成实线，并用箭头表示光行进的方向，实物用实线表示。 3. 虚像、法线和光的反向延长线要用虚线表示。 4. 为了表示实物和虚像的对称点，实物和虚像都要标上箭头或字母。 （三）平面镜作图题的类型和解法 1. 确定平面镜的位置 （1）根据入射光线和反射光线位置确定平面镜的位置，解这类题的一般程序： ①找到入射光线和反射光线及其交点． ②此时的入射光线和折射光线之间的夹角为两倍的入射角或者两倍的反射角大小 根据光的反射定律知，反射角等于入射角，所以反射光线与入射光线的角平分线即为法线． ③画平面镜．平面镜与法线垂直． 例1.在图1中根据入射光线AO和反射光线OB，画出法线和平面镜。
图1 点拨：此时AO，OB分别为入射光线和反射光线，此时两线之间的夹角为2倍的入射角大小，所以过入射点O作角AOB的平分线即为法线，注意法线要用虚线表示，根据法线和平面镜垂直即可作出平面镜。 例2.在图2中，S'为发光点S在平面镜中的像点，在图中画出平面镜的位置． 点拨：根据平面镜成像规律中“像和物的连线跟镜面垂直，它们到镜面的距离相等”这一特点，S'和S的连线的垂直平分线即为平面镜镜面位置（物和像关于平面镜对称）。 例3.小明用平面镜将一束太阳光反射到竖井中，如图3所示。请在图上作出平面镜的位置，并标出镜面与水平面夹角的度数。 图3 点拨：根据光的反射定律中反射角等于入射角可知，反射光线和入射光线的夹角是120°，则反射角和入射角分别是60°，由此可确定出法线，再作出法线的垂线，即平面镜。具体作法如下图。 2. 确定物的位置 例4. 某发光点S发出的两条光线经平面镜反射后分别沿O1A和O2B方向射出，根据平面镜成像规律，在图4中画出发光点S的位置。写出具体步骤：
【摘要】飞秒激光微加工技术作为一种新兴的加工技术，具有非接触、效率高、加工精度高、热效应小、损伤阈值低以及能够实现真正的三维结构微加工等传统技术无法比拟的诸多优点，其应用领域相当广泛。文章描述了飞秒激光加工透明材料时，激光能量沉积在光学趋肤层，热效应极小的特性。指出了目前打孔普遍利用激光的直写技术，针孔掩模加工技术可以改善孔形的事实。最后展望了飞秒激光微加工的研究方向。 【关键词】飞秒激光;微加工;打孔;阈值;优点;前景 1.引言 激光是在粒子数反转情况下通过受激辐射放大产生的高亮度相干光束，其原理早在1916年就由物理学家爱因斯坦提出，但直到1960年，梅曼（t?maiman）成功制造的第一台红宝石激光器问世[1]，量子光学才由理论研究发展到技术工程。随着各类激光器的出现，激光器的脉宽急剧缩小，峰值功率大幅提高，可调型和稳定性等优势逐渐凸显，飞秒激光在工业加工领域备受青睐，各界根据不同的需要将其广泛应用于微光学、微电子、微机械、微生物、微医学等领域。 2.飞秒激光脉冲技术 1976年，人们首次在染料激光器中实现了飞秒量级的激光脉冲输出[2]。20世纪90年代初，克尔透镜锁模飞秒钛宝石激光器使得飞秒激光技术获得了一次飞跃发展。2003年，n h rizvi总结了飞秒激光对金属、玻璃、金刚石、陶瓷以及各种聚合物等材料的微加工进展情况，并论证了飞秒激光是一种优秀的微加工光源[3]。 人们利用飞秒激光可以聚焦到透明材料内部进行三维加工这一特性，在石英玻璃中制备出各种微光学元件和微流体器件，并将其成功集成在同一块玻璃芯片上，飞秒激光于是在生物传感和生化分析等领域得到一定应用。 在信息电子领域，研发人员将新型激光精细加工装备应用于半导体集成电路、印刷线路板、平板显示、fbg光纤光栅，大大提高了制作效率和工艺水平。经过科研人员的努力，飞秒激光在半导体照明、太阳能光伏电池、燃料电池、微创医用器械及各类mems等新兴产业中也得到了广泛应用。另外，由于激光加工的非接触性，它还可应用于昂贵或危险物品的加工。 3.飞秒激光微加工的发展现状 激光微加工被誉为“未来制造业的共同加工手段”。在世界范围内，欧洲、美国、日本在飞秒激光微纳加工领域至今仍处于领先地位。我国的激光微加工技术研究大多集中在高校和科研机构，国内也有一些新兴的激光设备制造企业开发的激光微孔加工设备应用于生产中，但由于落后的加工控制技术和较为薄弱的研发能力，产品的孔型和径深比都无法与欧美日等激光产业比较发达的国家相比。 4.飞秒激光与透明介质的相互作用 飞秒激光脉冲具有极短的脉冲宽度和极高的峰值功率，与物质相互作用时呈现强烈的非线性效应，如自聚焦、自相位调制、群速色散、白光超连续谱的产生等。它主要依靠多光子吸收机制来加工一些长脉冲激光无法作用的透明材料，并且其作用时间极短，热效应小，可以克服等离子体屏蔽的现象[4]。 4.1 飞秒激光烧蚀的特性 为了对材料造成烧蚀作用，激光的能流密度必须超过某一特定的值，即烧蚀阈值fth。原本不会吸收可见光和近红外光这一波段的透明介质，会在极小范围内因多光子电离而快速产生大量的等离子体。当等离子体密度达到1021cm-3时，由于对激光能量的强烈吸收，激光能达到的深度只有lμm。大量激光能量在物质中沉积，给局部加热并使其形成光损伤，而周围的物质仍处于“冷状态”。因此和长脉冲相比，飞秒激光加工的边缘较为光滑、清洁[5]。 飞秒激光针对透明介质以及其他各类材料（包括金属）的烧蚀打孔实验均表明了飞秒激
七下易错题整理：光的反射平面镜练习（含答案） 一、选择题 1．雨后晴朗的夜晚，为了不踩到地上的积水，下面的判断正确的是（） A．迎着月光走时地上发亮处是水，背着月光走时地上暗处是水 B．迎着月光走时地上暗处是水，背着月光走时地上发亮处是水 C．迎着月光走或背着月光走时，都应是地上发亮处是水 D．迎着月光走或背着月光走时，都应是地上暗处是水 2．如图是利用透明玻璃板探究平面镜成像特点的实验示意图，下列说法正确的是（） A．该实验最好在明亮的环境中进行 B．蜡烛远离玻璃板过程中，蜡烛的像始终与蜡烛 等大 C．把光屏放在玻璃板后像所在的位置，像会成在 光屏上 D．玻璃板应选择较厚且涂有水银反光面的镜子 3．某人手持边长为 6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离始终保持为 0.4m。在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了 6.0m，发现用这个镜子长度的 5/6就能看到整棵树的像。这棵树的高度约为（） A． 4.0m B． 4.5m C． 5.0m D．5.5m 4．有一位同学在湖边拍了一张照片。因为湖水平静，岸上景物与湖中倒影在照片上十分相似。下列几种方法中，哪一种不能用来正确区分真实景物与它在湖中的倒影（） A．倒影比真实景物暗一些 B．倒影比真实景物的清晰度略差一些 C．倒影中人物排列左右位置与拍照时的真实位置正好相反 D．景物与倒影对称于水面 5．下列现象中由光的直线传播形成的是（） A.凿壁借光 B. 渔民叉鱼 C.水中倒影 D. 雨后彩虹6．把微小放大以利于观察，这是物理学中一种重要的方法．如右图是一种显示微小形变的装置． A为激光笔， B、 C是平面镜， P为台面，未放重物时，激光束反射在屏上的光斑为点 D，当把重物 M放在台面 P上时，台面将发生微小形变，以下说法正确的是（） A．平面镜 B上的入射角变小，光斑向 D点的左侧移动 B．平面镜 B上的入射角变小，光斑向 D点的右侧移动 C．平面镜 B上的入射角变大，光斑向 D点的左侧移动
我国商用光纤激光器的应用现状及发展 2011/1/25 14:59:16 标签：光纤激光器现状发展应用 1 引言 近年来，随着各种关键技术的突破，光纤激光器得到了长足的发展。作为第三代激光技术的代表，光纤激光器具有其他激光器无可比拟的技术优越性。这几年随着各种商用光纤激光器的面市，光纤激光器被应用到众多领域。本文主要介绍国内外光纤激光器的最新应用进展及我国商用光纤激光器现状及发展。 2 光纤激光器的应用 2.1 光纤激光器在工业上的应用 工业生产要求激光器可靠性高、体积小、安全、便于操作。光纤激光器以其结构紧凑、光转换效率高、预热时间短、受环境因素影响小、免维护以及容易与光纤或由光学镜片组成导光系统耦合等优点受到人们的广泛关注。 目前，光纤激光器正逐步取代传统激光器在激光打标、激光焊接、激光切割等领域的主导地位。在打标领域，由于光纤激光器具有较高的光束质量和定位精度，光纤打标系统正取代效率不高的二氧化碳激光和氙灯抽运的Nd:YAG脉冲激光打标系统；在欧美及日本市场，这种取代正大规模地进行着，仅在日本，每月的需求量就超过100台。我国作为世界上最大的工业制造国，对光纤激光打标机的需求是十分巨大的，估计每年有超过2000台的需求量。在激光焊接和切割领域，随着上千瓦甚至几万瓦光纤激光器的研制成功，光纤激光器也得到了应用。此前，IPG报道，德国宝马汽车公司购买了他们的高功率光纤激光器用在车门焊接生产线上。 2.2 光纤激光器在传感上的应用 较之于其他光源，光纤激光器被用作传感光源有许多优势。首先，光纤激光器有效率高、可调谐、稳定性好、紧凑小巧、重量轻、维护方便和光束质量好等优异性能。其次，光纤激光能很好地与光纤耦合，与现有的光纤器件完全兼容，能进行全光纤测试。 目前，基于可调谐窄线宽光纤激光器的光纤传感是该领域的应用热点之一。该类型光纤激光器的光谱线宽很窄，具有超长相干长度，并且可以对频率进行快速调制。把这种窄线宽光纤激光器应用到分布式传感系统，可实现超长距离、超高精度的光纤传感。在美国和欧洲，这种基于可调谐窄线宽光纤激光器的传感技术被广泛应用到国土安全及重要设施监测、石油/天然气管道监测以及水下声纳探测等众多领域。我国估计每年对这种类型光纤激光器的需求量也在100台以上。 2.3 光纤激光器在通讯上的应用 光纤激光器相比于常规激光系统在结构紧凑性、散热、光束质量、体积以及与现有系
飞秒激光器的市场调查分析报告 院系：信息科学与技术系 专业班：光信0801班 姓名：周紫雁 学号：20081182002 2012年5月
飞秒激光器的市场调查分析报告
摘要 从1980年后期起, 超短光脉冲的产生及放大技术迅速发展。飞秒激光的特征是超高速和超高强度, 正是由于飞秒激光器的这种优势使飞秒激光器及其在各领域的应用倍受关注。飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。飞秒激光在瞬间发出的巨大功率比全世界发电总功率还大，科学家预测飞秒激光将为新能源的产生发挥重要作用。就目前来说，飞秒激光器在高速光通讯、强场科学、纳米科学、生物医学等领域具有广泛的应用和潜在的市场前景。 本文旨在研究其市场情况以及供需量，可以得出其投放入市场的适用量，从而可以对产品市场的销售商、生产的管理部门提高工参考依据以及为其做长期战略性规划提供参照。本文第一章主要对飞秒激光的物理特性及主要用途进行了概述，第二章通过翻阅资料和统计数据对飞秒激光器国际市场行情分析，第三章通过实际考察以及案例分析，对于飞秒激光器中国市场行情进行了分析。 关键词：飞秒激光市场分析调研
Abstract （Times New Roman字体，小二号加粗，居中） （空一行） The dissolution of labour contract by employer………………………………（小四号Times New Roman字体）……………………………………………………………… Key words（顶格四号Times New Roman字体，加粗）:labor contract dissolute by employer dissolute right away（用小四号Times New Roman书写词条，各词条间用两个英文空格隔开，其它格式同中文摘要）
飞秒激光微细加工 [文档副标题] 姓名： 学号： 班级：
飞秒激光微细加工 摘要：本文简单地介绍了微细加工技术和飞秒激光及其特点、原理，并列出几个典型的飞秒激光加工技术的应用，分析了该技术相对其他维系加工技术的优势所在，最后分析飞秒激光微细加工技术的发展趋势和应用前景。 关键词：飞秒激光微细加工技术飞秒激光微细加工 引言：随着时代发展，各种新兴的加工工艺不断出现而改变了现代加工方式，虽然其仍在发展之中，有其局限性，，但随着研究的深入，新技术的引用，而使其愈加完善。微细加工作为一种新兴的加工方式，在现代加工行业的地位愈显重要，用飞秒激光这一前沿科技进行微细加工，有其独特的优点，而成为了微细加工工艺中一个重要的分支。 1·微细加工简介 微细加工（microfabrication）是指制造微小尺寸（尺度）零件的生产加工技术。微细加工是为微传感器、微执行器和微电子机械系统制作微机械部件和结构的加工技术。他起源于半导体制造工艺，原来是只加工尺度约在微米级范围的加公方式。【1】而它现在所指的加工等级的范围已经扩展到纳米级。微细加工在半导体继承电路上的应用，使得大规模集成电路和计算机技术得到了发展，而它现在已经涉及到各种现代加工方式，特别是微机械研究和制造上已经成为了必不可少
的基础环节。 2·飞秒激光简介及其特点介绍 飞秒（femtosecond）也叫毫微微秒，是一种标衡时间长短的计量单位，1飞秒只有1秒的一千万亿分之一，飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。【2】飞秒激光技术不仅可以获得超短波长的激光、产生瞬间高功率，而且可以高密度聚集而使电磁场强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍，这样在短时间去除较浅深度的物质所引起的变形量就小。 飞秒激光主要特点：①超短脉冲，飞秒激光是我们人类目前在实验条件下能够获得的最短脉冲；②瞬时高功率，飞秒激光有非常高的瞬间功率，它的瞬间功率可达百万亿瓦，比目前全世界的发电总功率还要多出上百倍；③精确定位性，飞秒激光具有精确的靶向聚焦定位特点，能够聚焦到比头发的直径还要小的多的超细微空间区域。由上述特点可以看出飞秒激光在维系加工领域的前景。 3·飞秒激光的加工机理【3】 准分子激光加工的物理过程大致可分为以下几个阶段： ①自由电子吸收激光能量，运动加速；②高能量电子与原子碰撞，产生更多的自由电子，产生雪崩过程；③电子与晶格碰撞，使得晶格温度升高，并使其融化、气化和等离子体出现；④晶格之间传递能量使作用区域扩散。飞秒激光进行微加工时，其起始物理过程就是物质内部自由电子吸收激光能量。对于长脉冲，它不能迅速产生自由电子，完全依赖介质内部已经存在的自由电子，而这种自由电子的分布对小