飛秒激光是一種以脈沖形式運(yùn)轉(zhuǎn)的激光，持續(xù)時(shí)間非常短，只有幾個(gè)飛秒，一飛秒就是10的負(fù)15次方秒，也就是1／1000萬(wàn)億秒。

飛秒激光能否攻破玻璃焊接難題？

飛秒激光有非常高的瞬時(shí)功率，可達(dá)到百萬(wàn)億瓦。飛秒激光的第三個(gè)特點(diǎn)是，它能聚焦到比頭發(fā)的直徑還要小的空間區(qū)域，使電磁場(chǎng)的強(qiáng)度比原子核對(duì)其周?chē)娮拥淖饔昧€高。

飛秒激光的這些特性是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

高功率飛秒激光系統(tǒng)由四部分組成：振蕩器、展寬器、放大器和壓縮器。在振蕩器內(nèi)，利用一種特殊技術(shù)獲得飛秒激光脈沖。展寬器將這個(gè)飛秒種子脈沖按不同波長(zhǎng)在時(shí)間上拉開(kāi)。放大器使這一展寬的脈沖獲得充分能量。壓縮器把放大后的不同成分的光譜再會(huì)聚到一起，恢復(fù)到飛秒寬度，從而形成具有高瞬時(shí)功率的飛秒激光脈沖。

眾所周知，物質(zhì)是由分子和原子組成的，但是它們不是靜止的，都在快速地運(yùn)動(dòng)著，這是微觀物質(zhì)的一個(gè)非常重要的基本屬性。飛秒激光的出現(xiàn)使人類在原子和電子的層面上觀察到這一超快運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

基于這些科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)，飛秒激光在物理學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)控制反應(yīng)、光通訊等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。值得提出的是，由于飛秒激光具有快速和高分辨率特性，它在病變?cè)缙谠\斷、醫(yī)學(xué)成象和生物活體檢測(cè)、外科醫(yī)療及超小型衛(wèi)星的制造上都有其優(yōu)點(diǎn)和不可替代的作用。

物質(zhì)在高強(qiáng)度飛秒激光的作用下會(huì)出現(xiàn)非常奇特的現(xiàn)象：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的物質(zhì)瞬息間變成了等離子體。這種等離子體可以輻射出各種波長(zhǎng)的射線的激光。高功率飛秒激光與電子束碰撞能夠產(chǎn)生硬X射線飛秒激光，產(chǎn)生β射線激光，產(chǎn)生正負(fù)電子對(duì)。

高功率飛秒激光在醫(yī)學(xué)、超精細(xì)微加工、高密度信息儲(chǔ)存和記錄方面都有著很好的發(fā)展前景。高功率飛秒激光還可以將大氣擊穿，從而制造放電通道，實(shí)現(xiàn)人工引雷，避免飛機(jī)、火箭、發(fā)電廠因雷擊而造成的災(zāi)難性破壞。

利用飛秒激光能夠加速電子，使加速器的規(guī)模得到壓縮。高功率飛秒激光與物質(zhì)相互作用，能夠產(chǎn)生足夠數(shù)量的中子，實(shí)現(xiàn)激光受控核聚變的快速點(diǎn)火。從而為人類實(shí)現(xiàn)新一代能源開(kāi)辟一條嶄新的途徑 。

飛秒激光是過(guò)去由激光科學(xué)發(fā)展起來(lái)的強(qiáng)有力的新工具之一。飛秒脈沖是如此的短，目前已經(jīng)達(dá)到了4fs以內(nèi)。1飛秒（fs） ，即10-15s ，僅僅是1千萬(wàn)億分之一秒，如果將10fs作為幾何平均來(lái)衡量宇宙，其壽命僅不過(guò)1min而已；飛秒脈沖又是如此之強(qiáng)，采用多級(jí)啁啾脈沖放大（CPA）技術(shù)獲得的最大脈沖峰值功率可達(dá)到百太瓦（TW，即1012W）甚至拍瓦（PW，即1015W）量級(jí)，其可聚焦強(qiáng)度比將太陽(yáng)輻射到地球上的全部光聚焦成針尖般大小后的能量密度還要高。

飛秒脈沖激光的應(yīng)用是人們利用它作為光源， 形成多種時(shí)間分辨光譜技術(shù)和泵浦/探測(cè)技術(shù)。它的發(fā)展直接帶動(dòng)物理、化學(xué)、生物、材料與信息科學(xué)的研究進(jìn)入微觀超快過(guò)程領(lǐng)域， 并開(kāi)創(chuàng)了一些全新的研究領(lǐng)域， 如飛秒化學(xué)、量子控制化學(xué)、半導(dǎo)體相干光譜等。飛秒脈沖激光與納米顯微術(shù)的結(jié)合， 使人們可以研究半導(dǎo)體的納米結(jié)構(gòu)（量子線、量子點(diǎn)和納米晶體）中的載流子動(dòng)力學(xué)。

在生物學(xué)方面，人們正在利用飛秒激光技術(shù)所提供的差異吸收光譜、泵浦/ 探測(cè)技術(shù)， 研究光合作用反應(yīng)中心的傳能、轉(zhuǎn)能與電荷分離過(guò)程。超短脈沖激光還被應(yīng)用于信息的傳輸、處理與存貯方面。

利用啁啾脈沖放大技術(shù)實(shí)現(xiàn)的臺(tái)式太瓦激光的成功運(yùn)轉(zhuǎn)始于1988年，這一成果標(biāo)志著在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)飛秒強(qiáng)光物理研究的開(kāi)始。

在這一領(lǐng)域研究中，由于超短激光場(chǎng)的作用已相當(dāng)于或者大大超過(guò)原子中電子所受到的束縛場(chǎng)，微擾論已不能成立，新的理論處理有待于發(fā)展。在1020W / cm2的光強(qiáng)下，可以實(shí)現(xiàn)模擬天體物理現(xiàn)象的研究。

中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所趙全忠教授在一次“飛秒激光焊接玻璃”主題演講中，重點(diǎn)介紹了飛秒激光技術(shù)及其應(yīng)用。趙全忠教授說(shuō)：“玻璃焊接被認(rèn)為是焊接領(lǐng)域一大難題。這主要是由于激光能量很難被透明材料吸收，玻璃材料硬脆難于加工，另外熱效應(yīng)將影響玻璃通透性。相對(duì)于紫外激光焊接，由于飛秒激光的多光子吸收效應(yīng)只在焦點(diǎn)位置發(fā)生反應(yīng)，因此飛秒激光焊接正成為玻璃焊接的有效解決方案?！?/span>

飛秒激光焊接玻璃主要是通過(guò)將激光聚焦在玻璃連接處，通過(guò)調(diào)節(jié)飛秒激光脈沖能量及掃描速度等參數(shù)，在玻璃表面形成熔化效應(yīng)從而使得玻璃焊接在一起。隨著集成化發(fā)展，往往需要玻璃與半導(dǎo)體及金屬等材料焊接，飛秒激光未來(lái)在這些焊接領(lǐng)域有望實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步突破。

文章來(lái)源：OFweek