超快激光-PS
皮秒脉冲激光器是指脉冲宽度在皮秒（1 ps = 10-12秒）量级的激光器。它是超快激光家族的核心成员之一（另一个是飞秒激光器）。与纳秒激光器相比，其脉冲持续时间极短，在物质吸收能量还来不及将热量传递到周围区域之前，就完成作用过程。这种独特的“冷加工”机制，使其在精密加工、前沿科研和医疗等领域实现了革命性的突破。
1.皮秒激光产生的原理
皮秒脉冲的产生，其核心原理是锁模技术（Mode-Locking）。锁模技术的本质是让激光谐振腔内所有纵模（不同频率的激光模式）的相位保持一致（锁定），使它们发生相干叠加，从而在时域上产生一列间隔极其短暂、脉冲宽度极窄的超短脉冲。
皮秒超快脉冲的测量
锁模的具体实现方法：
1.1 被动锁模：通常使用可饱和吸收体或利用非线性效应。
(1)可饱和吸收体锁模（如SESAM）：与被动调Q类似，但其恢复时间极快，允许脉冲以极高的重复频率（通常为MHz量级）形成和通过。
(2)Kerr透镜锁模（KLM）：利用增益介质（如钛宝石晶体）的克尔效应（折射率随光强变化）。高强度的光脉冲会产生自聚焦效应，形成一种“虚拟”的光阑，使其自身损耗小于连续光或低强度光，从而实现脉冲的自我锁定和压缩。
1.2 主动锁模：在腔内插入一个外部调制器（如声光或电光调制器），并以其频率（等于纵模间隔）来调制激光的损耗或相位，强制所有纵模同步。这种方式稳定性高但脉冲通常较宽。
由于皮秒脉冲的峰值功率极高，直接在振荡级放大会导致非线性效应甚至损坏元件。CPA（啁啾脉冲放大技术）是超快激光的另一大基石：首先将种子脉冲在时域上展宽（降低峰值功率）；然后安全地通过放大器进行能量放大；最后将放大后的脉冲压缩回原来的皮秒宽度，从而获得既具有高能量又具有超短宽度的巨脉冲。
2.皮秒激光器的主要分类
按其增益介质，皮秒激光器可以分为固体、半导体、光纤皮秒激光器等类型。
2.1 固体皮秒激光器：
采用LD泵浦Nd:YVO₄或 Nd:YAG晶体， 通过被动或主动锁模技术产生皮秒脉冲，是较早的技术路线。近年来。采用增益介质（如薄片状的Yb:YAG等晶体）制作的碟片式皮秒固体激光器，大大提升了激光器的平均功率和脉冲能量，适用于重工业加工。
2.2 半导体皮秒激光器：
通过高频脉冲电路对低功率半导体激光器供电，可以实现皮秒激光输出。这是一个简便的方法，但受限于脉冲电路上升和下降沿的时间，半导体激光的工作电流越大，脉冲宽度就越大，一般在50-100ps以上。
2.3光纤皮秒激光器（放大器）：
一般采用低功率的固体皮秒激光器或半导体皮秒激光器作种子源，通过光纤放大器实现高功率或高能量的输出。光纤皮秒激光器（放大器）的光束质量好（M²接近1）、散热性能优异、结构紧凑、稳定性高、维护简单。是目前工业应用领域最主流的皮秒激光器。
2.4 钛宝石皮秒激光器：
增益介质一般采用钛蓝宝石晶体，特点是调谐范围宽（约680-1100 nm），是科学研究的利器。但它需要其他激光器（如绿光激光器）作为泵浦源，系统复杂、成本高。CNI可提供理想的钛宝石泵浦用的532nm单频激光器和超低噪声激光器光源（型号为MLL-K-532 )。
3.皮秒激光器的应用
皮秒激光的“冷加工”特性（或称“冷消融”）是其所有高端应用的基础。由于作用时间远小于电子-晶格热弛豫时间（~1-10 ps），能量几乎来不及以热的形式扩散，材料直接被电离、蒸发，热影响区（HAZ）微乎其微。
3.1 超高精度工业微加工
这是皮秒激光最大的应用市场，尤其是在消费电子领域。
(1) 脆性材料精密加工：OLED/柔性显示屏、玻璃/蓝宝石切割、半导体晶圆划片等。
(2)薄膜加工与剥离：光伏行业的PERC电池的钝化层划槽、精确剥离ITO等透明导电薄膜等。
(3)表面微结构制备：制造防伪图案、增透微结构、疏水表面等。
(4)微钻孔：在燃油喷嘴、医疗导管等产品上钻出微米级孔洞。
3.2 医疗与美容
（1）飞秒激光手术（LASIK制瓣）、白内障手术
（2）美容祛斑。
3.3 前沿科学研究
皮秒激光是探索超快过程的“高速摄像机”。
(1)超快光谱学：用于研究化学反应动力学、光合作用过程、量子材料中的载流子弛豫等发生在皮秒到飞秒量级的超快微观过程。
(2)多光子显微成像：皮秒激光可作为激发光源，实现对生物活体样本的高分辨率、深层次成像，无需切片染色。
(3)高次谐波产生（HHG） & 阿秒脉冲产生：用于产生极紫外（EUV）波段的光源和阿秒脉冲，是探测原子内电子超快动态的工具。
4.典型的皮秒激光器
CNI可提供脉冲宽度1-1000ps的固体、半导体和光纤皮秒激光器产品，典型波长涵盖213、266、280、295、310、343、355、375nm紫外，405、450、488、515、532、540、560、590、620、633、660nm可见光，以及775、852、1030、1050、1064、1070、1080、1550nm红外，470-2400nm可调谐等。欢迎大家访问www.cnilaser.com/ 了解。
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皮秒超快激光器代表了精密加工业的未来方向。它通过其无可比拟的冷加工优势，解决了纳秒激光在热影响区、加工精度和材料适用性上的瓶颈，开启了在微米甚至纳米尺度上对材料进行“手术刀”式加工的新时代。尽管其成本更高，但在高附加值产业中对提升产品性能、良率和可靠性方面带来的价值，使其正迅速从实验室走向规模化工业生产线。
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