在激光中,超短脈沖激光的產(chǎn)生之所以重要是因為可以通過控制激光的相干光波產(chǎn)生脈沖光, 其時間寬度超出電子學(xué)所控制的范疇。從廣義上講, 超短脈沖光是指小于1 ns 的脈沖光。20 世紀(jì)60 年代中期, 科學(xué)家們對由閃光燈進(jìn)行脈沖振蕩的紅寶石激光器和摻Nd 激光器產(chǎn)生的鎖模超短脈沖光展開了實驗性研究。從此, 短脈沖光的產(chǎn)生技術(shù)從鎖模亞皮秒脈沖步入到飛秒脈沖。近年來, 超短脈沖激光技術(shù)得到了普及, 自20 世紀(jì)90 年代以來, 各種可調(diào)諧超短脈沖鎖模固體激光器達(dá)到了實用化?？烧{(diào)諧激光器是一種激光下能級處于振動激發(fā)狀態(tài), 使振蕩頻帶加寬的光子限定激光器(Photon terminatedlaser)。典型的鈦寶石激光器的工作穩(wěn)定, 實現(xiàn)了平均輸出功率為1 W的超短( 最短約為5 fs) 脈沖光。若采用摻Y(jié)b 離子的激光晶體, 則可獲得更高平均輸出功率的亞皮秒脈沖輸出。半導(dǎo)體激光器具有弛豫快, 可對泵浦( 電流)進(jìn)行高速調(diào)制的特點, 因此即使不用鎖模, 利用增益過渡現(xiàn)象也可產(chǎn)生皮秒?yún)^(qū)( 10- 10~10- 12 s) 的超短脈沖光。

最近開發(fā)成功的小型皮秒和飛秒脈沖激光器使超短脈沖光源有了長足發(fā)展。從光的利用角度考慮對超短脈沖光源的要求,是有效利用時域( 超高速性) 的特點還是利用短時間集中光能量的高峰值強度是兩大研究方向。在實際應(yīng)用中, 這兩個方向密切相關(guān)。從上述觀點出發(fā),最大限度地追求光源性能, 實現(xiàn)更短脈沖光的產(chǎn)生和更高峰值強度是促進(jìn)這一技術(shù)發(fā)展的原動力。另外, 對新光源的性能進(jìn)行改進(jìn), 對發(fā)現(xiàn)的新功能或新現(xiàn)象進(jìn)行普及并使其達(dá)到實際應(yīng)用; 提高光源的可靠性、穩(wěn)定性和壽命及降低成本也是技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵。除提高脈寬和脈沖能量外, 提高光束質(zhì)量也是極為重要的研究課題。這對該技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展影響極大, 如從時間和空間上最大限度地提高相干性就屬于這種情況。

人們在研究超短脈沖激光技術(shù)的發(fā)展過程中積累了許多經(jīng)驗, 如有效地產(chǎn)生高強度脈沖并在產(chǎn)生脈沖階段盡量獲得高能量脈沖; 對直接產(chǎn)生的高強度超短脈沖等進(jìn)行了各種嘗試, 并獲得了研究成果,為該領(lǐng)域的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。然而在產(chǎn)生和利用高強度脈沖過程中, 卻出現(xiàn)了光脈沖的相干性或波形、波長等的重復(fù)性和可靠性不理想等問題。因此, 所選擇的鎖模激光振蕩器的高重復(fù)脈沖輸出, 并進(jìn)行高倍率放大的方式已成為主流。雖然每個脈沖的能量小, 但脈沖發(fā)生源利用連續(xù)振蕩鎖模激光器很容易獲得相干性好的脈沖。