提到飞秒激光，很多人会想到飞秒激光近视手术。

飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得的最短脉冲的技术手段。由于其超短脉冲、瞬间高功率、超细微空间精确的聚焦定位等特点，广泛应用于人体病变的早期诊断、医学成像、外科手术、生物活体检测、超小型卫星、超精细加工、高密度信息记录和储存。在物理学、生物学、化学控制反应、光通讯、医学等领域都有不可替代的作用。

飞秒激光微加工是当今世界激光、光电行业中极为引人注目的前沿研究方向。本期，光博士带你了解飞秒激光与其他激光加工有何不同。

　　“飞秒”是多少秒

激光加工过程中需要考虑激光的波长、能量(或功率)、脉宽、频谱、脉冲频率、偏振、相位等因素，同时还要考虑聚焦系统以及扫描速度和方向，被加工对象物质的组成、结构和形态，甚至是物质所处的环境条件如温度和气氛。

脉宽是其中一个非常重要的具有普遍影响的激光参数。飞秒激光是指脉宽为1-1000 fs(1 fs=1s的1/1000万亿))的激光，其他激光是指脉宽大于1000 fs(1 ps)的脉冲激光或连续激光。

因此，飞秒激光可以在组织内精确聚焦到比头发丝直径更小的空间区域,产生微爆破效应，进行精细的切割加工。

图/纳秒与飞秒加工的比较示意

　飞秒激光特性良好

飞秒激光可以将其能量全部、快速、准确地集中在限定的作用区域，实现对玻璃、陶瓷、半导体、塑料、聚合物、树脂等材料的微纳尺寸加工，具有其它激光加工无法比拟的优势——

①耗能低，无热熔区，"冷"加工;

②可加工的材料广泛：从金属到非金属再到生物细胞组织，甚至是细胞内的线粒体;

③高精度、高质量、高分辨率，加工区域可小于焦斑尺寸，突破衍射极限;

④对环境没有特殊要求，无污染。

图/纳秒与皮秒、飞秒在相同实验平台上切割材料的效果比较

飞秒激光在三大主要领域的应用

作为一种独特的科学研究工具与手段，飞秒激光的应用可以大体上概括为三大主要方面，即飞秒激光在超快领域内的应用、在超强领域内的应用和在超微细精密加工中的应用。

(1)飞秒激光在超快现象研究领域中所起到的是一种快速过程诊断的作用。飞秒激光尤如一个极为精细的时钟和一架超高速的“相机”，可以将自然界中特别是原子、分子水平上的一些快速过程分析并记录下来。在这一领域，飞秒激光为我们开了一扇新的大门，让我们得以窥见更加细微的自然世界。

(2)飞秒激光在超强领域中的应用归因于具有一定能量的飞秒脉冲的峰值功率和光强可以非常之高。这样的强光所对应的电磁场会远大于原子中的库仑场，从而很容易地将原子中的电子统统剥落出去。因此，飞秒激光是研究原子，分子体系高阶非线性、多光子过程的重要工具。与飞秒激光相应的能量密度只有在核爆炸中才可能存在。飞秒强光可以用来产生相干X射线和其它极短波长的光，可以用于受控核聚变的研究。

(3)随着集成电路规模的日益增大，电子元器件在尺寸上变得越来越小，这方面的需求为超微细加工技术提供发挥空间。飞秒激光用于超微细加工是飞秒激光用于超快现象研究和超强现象研究之外的又一个飞秒激光技术的重要的应用研究领域，对某些关键工业生产技术的发展可以起到更直接的推动作用。

目前，世界各国学者在飞秒激光与材料相互作用机理研究方面已取得重大的进展，促进多学科的融合，推动着飞秒激光微纳加工技术向着低成本、高可靠性、多用途、产业化的方向发展。飞秒激光微加工技术将在超高速光通讯、强场科学、纳米科学、生物医学等领域具有广泛的应用和潜在的市场前景。

　光博会带你全面认识飞秒激光

第十一届光电子·中国博览会作为北方最大最专业光电领域展览会，展览总面积30000㎡，参展商600余家，是国内唯一光电子及交叉应用行业科技类展会，将特别举办“激光智能制造主题展”。全面展示从实验室研究到工厂应用的激光生产与加工系统，包括激光材料加工系统，激光加工系统组件，激光配套产品设计与系统开发，其他激光应用系统，系统整合等类别，重点关注激光钣金加工，非金属加工，精细加工，行业解决方案及特种应用等。