何为超短激光脉冲(百皮秒—飞秒)

在超快光学领域中,人们通常将脉冲宽度小于1纳秒的激光脉冲,包括从百皮秒(1皮秒=10-12秒)至飞秒(1飞秒= 10-15秒)乃至目前科学家们已经能够在实验室里获得的几十阿秒(1阿秒=10-18秒)的激光脉冲统称为超短激光脉冲。在表2-1中,我们列出了不同时间尺度及其与时间秒的关系。其中,1飞秒是10-15秒,或者说是10亿分之一秒的百万分之一(写成分数形式时,分子是1、分母是1后面跟15个零!)。

飞秒

我们不妨可以试想一下1飞秒到底有多短?当我们拿1分钟与1飞秒相比时,它近似等同于1千亿年比上1分钟。这是一个6×1016的巨大比值。相比之下,地球直径与悬浮在空气中的一粒灰尘的直径之比也仅仅不过是1011量级。因此我们说,作为10-15秒的飞秒的确是短得难以想象的时间尺度。然而,当人类进入21世纪时,已经能够产生小于十分之一飞秒(即一百阿秒)的光脉冲。

不同时间尺度与时间秒的关系

不同时间尺度与时间秒的关系

  1. 1as(attosecond:阿秒)= 10-18s
  2. 1zs(zeptosecond:子秒或仄秒)= 10-21s

当我们回顾激光的单色性(相干性)、方向性(接近衍射极限)、高亮度这些极其重要的基本特性时,我们有必要指出,能够产生极短的光脉冲(也是人类能够控制产生的最短暂的物理量或物理事件)是激光对整个科学技术发展的又一个独一无二的重要贡献。

由普通激光器输出的连续光波(上)与锁模激光器输出的脉冲光波(下)示意图

由普通激光器输出的连续光波(上)与锁模激光器输出的脉冲光波(下)示意图

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