飞秒激光器是一种以飞秒（10^-15秒）量级脉冲持续时间为特征的激光设备，能够在极短时间内实现高能量输出，具有极高的时间分辨率和空间分辨率。
工作原理
- 粒子数反转：飞秒激光器通过外部能量源（如光泵浦）激发激光介质中的原子或分子，使其从低能态跃迁到高能态，从而实现粒子数反转。
- 锁模技术：利用锁模技术将激光介质中的能量压缩到飞秒量级的脉冲中，确保激光输出的高功率和超短脉冲特性。
- 增益介质与光学谐振腔：激光介质（如钛宝石）与光学谐振腔共同作用，通过放大和反馈机制维持激光的持续输出。
应用领域
- 超快现象研究：飞秒激光器用于捕捉和研究物理、化学过程中的超快变化，如分子动力学、原子碰撞等。
- 微纳加工：在半导体制造、微机电系统（MEMS）和生物医学设备中，飞秒激光器以其高精度和高分辨率进行精细加工。
- 生物医学成像：多光子激发显微镜利用飞秒激光实现深层生物组织的无损伤成像。
发展历程
飞秒激光器的研究始于20世纪80年代，最初使用染料激光器，随后钛宝石激光器的出现推动了飞秒激光技术的快速发展。目前，飞秒激光器的脉冲宽度已缩短至4飞秒以内，成为现代激光技术的重要里程碑。
总结
飞秒激光器凭借其超短脉冲特性，广泛应用于科研、工业和医疗领域，为探索微观世界和实现精密制造提供了强大的工具。未来，随着技术的进一步发展，飞秒激光器将在更多领域发挥重要作用。