什么是飞秒激光？

PLA 受益于新一代紧凑型飞秒激光器，因为这些激光器能够实现更高分辨率的成像和改进的整体测量。

由超短激光脉冲和光电导开关产生的太赫兹辐射具有高强度和宽连续光谱的特点。由相干公司提供。

飞秒激光支持的最新无损晶片计量方法取决于用于细胞膜无标记显微成像的谐波产生过程的变体。两种材料之间的界面，或任何非中心对称的材料，在一个非线性依赖于激光峰值功率的过程中会产生少量的二次谐波光。SHG 光信号可用于成像和检测晶片表面和亚表面的各种特征和特性。这些特征可能包括结构缺陷、薄膜质量，甚至微量金属污染。该技术已由 FemtoMetrix 成功商业化，该公司专门从事表面、埋藏和结构不规则性的光学非视觉缺陷计量。

太赫兹产生和检测

太赫兹辐射可以在固体和液体材料中提供独特的光谱或成像信息。该范围内的低光学频率与纳米级粒子的振动有关，例如聚合物和蛋白质等宏观分子，以及晶体等扩展结构的声子振动。因此，例如，太赫兹研究有助于绘制相位边界。然而，太赫兹频率范围几十年来一直是电磁频谱中被忽视的一部分，因为没有简单的方法来产生或检测太赫兹辐射。

今天，飞秒激光脉冲可用于多种机制来产生和检测太赫兹辐射。

一种方法将飞秒激光脉冲聚焦在光电导天线(或开关)上，该光电导天线(或开关)由夹在施加偏置电压的两个金属(例如，金)导体之间的诸如砷化镓(GaAs)之类的介电材料条组成。类似的结构也被用作太赫兹探测器。另一种产生太赫兹辐射的方法称为光学整流，将激光聚焦到非线性晶体中，例如磷化镓 (GaP) 或碲化锌 (ZnTe)，从而在太赫兹脉冲中的不同光谱分量之间产生差频。

通过飞秒激光脉冲产生太赫兹脉冲与通过连续波方法产生的太赫兹脉冲相比具有几个优点。超短激光脉冲产生的太赫兹辐射具有较高的强度。它同时涵盖了太赫兹光谱的广泛而连续的部分，其脉冲特性支持分析技术，例如时间相关光谱学。因此，脉冲太赫兹辐射已经在诸如癌组织的医学诊断、药物的非破坏性评估、爆炸危险的识别、艺术和考古学的检查以及国防和安全检查任务等不同领域的成像应用中找到了用途。

如果由 1 至 5 kHz 的钛蓝宝石放大器或以兆赫兹重复率的非线性展宽镱放大器产生的非常短的脉冲，通过光学整流产生的太赫兹可以产生具有大(频率)带宽的高平均功率脉冲。

相反，由于潜在的光学损伤和饱和效应，光电导天线仅限于较低的激发功率。然而，这些天线是产生太赫兹脉冲辐射的最简单和最便宜的方法。虽然大多数天线只需要 20 到 50 mW 的激光功率，但在天线平铺阵列上发射单瓦的紧凑型飞秒激光器可以在成本精简的设置中实现更高功率的太赫兹生成。反过来，这样的设置可以潜在地将太赫兹时域光谱 (TDS) 的应用从小型实验室布置扩展到更大规模的工业和医学成像应用。

下一代飞秒激光器如何融入这张太赫兹图像?它们的短脉冲宽度使太赫兹辐射的光谱范围更广。它们以 1 W 为中心的高平均功率对于任何一种太赫兹生成方法都很有用，因为它们都是需要高输入功率的低效机制。

新型飞秒激光器的实用方面，例如其流线型封装和可靠性，同样重要。一些新兴应用需要便携式或至少是便携式系统，以维持这些激光器的广泛采用。这些小型、廉价、风冷源需要最少的技术关注，可以很容易地集成到更完整的系统中，它们可以安装在所需的任何方向。

未来的思考

虽然飞秒激光器通常被认为是最奇特的相干光源类型之一，但它们的开发和应用与所有其他激光技术共享模式。它们相继从研究对象转变为研究工具，并最终在其他工具和系统中用作组件。与其他激光技术一样，飞秒光源的发展受到快速扩展的实际应用领域的推动，从生命科学到工业诊断再到制造过程。