超短脉冲激光器介绍

脉冲宽度在飞秒以及皮秒范围的超短脉冲激光器（USP），能够将能量很好地限制在激光光斑的附近。当功率密度达到每平方厘米内有几十个GW时，激光加工将实现“冷”烧蚀状态，也就是说，在这种情况下，大部分的材料从激光直射的区域直接蒸发（图1）。这样，在光斑附近可能产生的间接破坏就大大减少了，因为材料蒸发时间短，热量来不及传导。大部分被吸收的能量以动能的形成被烧蚀了的材料带走。不过可惜的是，目前超短脉冲激光器很难在工业生产中得到应用。主要的原因是，平均功率低导致加工速度慢，所以很难与自动化材料处理设备相结合，此外就是激光器体积比较大（专用的激光器都是搭建在光学平台上）。
 
能够同时满足在几十个微米的面积内有合适的光通量，并且平均功率在几十或者几百个瓦特的超短脉冲激光器的研制很难实现。因为在稍大于烧蚀阈值（≤1J/cm2）时，烧蚀的质量最好，所以，激光脉冲能量不能超过10 μJ。这样，提供平均功率的唯一方法就是增加激光的重复频率，大于传统的调Q范围（使用普克尔盒时，该范围≤500kHz）。