上海半導(dǎo)體飛秒激光陣列遮罩板

飛秒激光的強(qiáng)大能力源于其極短的脈沖時(shí)間和極高的峰值功率。超高峰值功率：雖然單個(gè)脈沖的能量可能不高（毫焦耳量級(jí)），但由于能量被壓縮在極短的時(shí)間內(nèi)釋放，其瞬時(shí)功率（峰值功率）可以輕松達(dá)到太瓦（1012 瓦）甚至拍瓦（101? 瓦），相當(dāng)于全球電網(wǎng)總功率的數(shù)百倍。超快相互作用：脈沖作用時(shí)間遠(yuǎn)小于材料中能量擴(kuò)散（熱傳導(dǎo)、等離子體擴(kuò)散等）所需的時(shí)間（皮秒-納秒量級(jí)）。非線性效應(yīng)主導(dǎo)：極高的光強(qiáng)使得激光與物質(zhì)的相互作用從常見(jiàn)的線性吸收（如熱效應(yīng)）轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙庾游?、隧道電離等非線性過(guò)程。激光鉆孔是一種非接觸式孔加工工藝，使用高度集中的光束在從金屬到非金屬和聚合物等各種材料上鉆孔。上海半導(dǎo)體飛秒激光陣列遮罩板

飛秒激光 是一種脈沖寬度在飛秒級(jí)別的超短脈沖激光。1飛秒 = 10?1? 秒，即一千萬(wàn)億分之一秒。這是一個(gè)比分子振動(dòng)、電子轉(zhuǎn)移還要快的時(shí)間尺度。因其脈沖極短，具有兩個(gè)特征：極高的峰值功率：即使單脈沖能量很小，但因時(shí)間極短，其瞬時(shí)功率（能量/時(shí)間）可輕松達(dá)到太瓦（1012瓦）甚至拍瓦（101?瓦） 級(jí)別，相當(dāng)于全球電網(wǎng)總功率的數(shù)百倍集中在一個(gè)針尖上。極低的單脈沖能量和超快作用過(guò)程：與材料相互作用的時(shí)間遠(yuǎn)小于熱擴(kuò)散的時(shí)間。基于這兩個(gè)特征，飛秒激光與物質(zhì)相互作用遵循 “冷加工”或“非線性吸收” 機(jī)制，這是其所有顛覆性應(yīng)用的物理基礎(chǔ)。廣東微米級(jí)飛秒激光加工飛秒激光能量傳輸時(shí)間極短，加工過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)。

為什么必須是飛秒激光？要理解這一點(diǎn)，需要先明白雙光子激發(fā)的原理：傳統(tǒng)熒光顯微鏡（單光子激發(fā)）：一個(gè)熒光分子吸收一個(gè)高能量（短波長(zhǎng)，如紫外或藍(lán)光）光子，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。問(wèn)題：激發(fā)光能量高，對(duì)細(xì)胞光毒性強(qiáng)；激發(fā)光在整個(gè)光路上都能激發(fā)熒光，導(dǎo)致背景噪聲高。雙光子激發(fā)：一個(gè)熒光分子同時(shí)吸收兩個(gè)低能量（長(zhǎng)波長(zhǎng)，如近紅外光）光子，躍遷到與單光子激發(fā)相同的激發(fā)態(tài)。挑戰(zhàn)：這是一個(gè)非線性光學(xué)過(guò)程，發(fā)生的概率極低，需要極高的瞬時(shí)光子密度才能發(fā)生。飛秒激光的不可替代性正在于此：超高瞬時(shí)峰值功率：飛秒激光能將能量壓縮在極短的時(shí)間內(nèi)，即使平均功率很低，其焦點(diǎn)處的峰值功率也足以提供發(fā)生雙光子吸收所需的極高光子密度。低平均功率：在焦點(diǎn)以外，光強(qiáng)迅速下降，雙光子吸收概率呈平方級(jí)衰減，因此只有焦點(diǎn)處的極微小體積內(nèi)才會(huì)發(fā)生熒光激發(fā)。這帶來(lái)了天生的三維層析能力，且對(duì)樣品的整體光損傷和光毒性極低。近紅外波長(zhǎng)：飛秒激光的波長(zhǎng)通常位于近紅外波段，可達(dá)數(shù)百微米至1毫米以上，是實(shí)現(xiàn)深層成像的關(guān)鍵。

飛秒激光技術(shù)是一項(xiàng)通過(guò)“鎖模”產(chǎn)生并利用“啁啾脈沖放大”提升能量的方法，創(chuàng)造出持續(xù)時(shí)間極短、峰值功率極高的光脈沖，并利用其與物質(zhì)發(fā)生的超快、非線性、非熱學(xué)相互作用，從而實(shí)現(xiàn)極限精度的測(cè)量、加工與操控的光電系統(tǒng)工程技術(shù)。 它不僅是工具，更是推動(dòng)物理學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)前沿探索的“探針”與“利刃”。技術(shù)特點(diǎn)總結(jié)極限的時(shí)間把控：主動(dòng)操控飛秒量級(jí)的光脈沖。極限的空間精度：通過(guò)非線性效應(yīng)，將加工區(qū)域限制在焦點(diǎn)體積內(nèi)，實(shí)現(xiàn)亞波長(zhǎng)尺度加工。極限的峰值功率：能產(chǎn)生地球上強(qiáng)的光電場(chǎng)，用于研究極端物理?xiàng)l件。材料普適性：通過(guò)多光子過(guò)程，可處理從金屬到透明介質(zhì)的各類材料。高度的靈活性：脈沖能量、重復(fù)頻率、波長(zhǎng)、脈沖形狀均可根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行定制。飛秒激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小，可加工各種材料。

飛秒激光技術(shù)的運(yùn)用，是一場(chǎng)由“時(shí)間精度”引發(fā)的“空間加工”。它通過(guò)將能量壓縮在難以置信的短瞬間，從而在材料處理上實(shí)現(xiàn)了從“熱熔”到“冷升華”的范式轉(zhuǎn)變。其應(yīng)用邏輯始終圍繞其優(yōu)勢(shì)展開(kāi)：在需要精度、零熱損傷、復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)或透明材料內(nèi)部加工的場(chǎng)合，飛秒激光技術(shù)往往是好的解決方案。從呵護(hù)人類視力的眼科手術(shù)臺(tái)，到制造芯片的潔凈車間，再到探索物質(zhì)深?yuàn)W秘的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，飛秒激光技術(shù)正以其“快、準(zhǔn)、穩(wěn)”的特性，深刻改變著我們的生產(chǎn)、生活和認(rèn)知邊界。飛秒激光可以加工所有材料（金屬、半導(dǎo)體、玻璃和陶瓷），包括透明材料，因此也可用于鉆孔、開(kāi)槽和切割。廣東超快飛秒激光超精細(xì)

超快激光可以使材料發(fā)生多光子吸收，可以突破光學(xué)衍射極限進(jìn)行加工。上海半導(dǎo)體飛秒激光陣列遮罩板

飛秒激光是一種脈沖持續(xù)時(shí)間在飛秒量級(jí)的超短脈沖激光。它不是連續(xù)的光束，而是一連串能量極高、時(shí)間極短的“光針”。屬于非線性吸收。在極高的峰值功率密度下，材料同時(shí)吸收多個(gè)光子，電子被瞬間激發(fā)，原子間的鍵結(jié)被直接破壞，材料直接從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈入x子體態(tài)并瞬間汽化消散。這個(gè)過(guò)程發(fā)生在皮秒量級(jí)，熱量根本來(lái)不及向周圍傳導(dǎo)。飛秒激光是一種“更快的激光”，它通過(guò)駕馭光在時(shí)間維度的極限，為我們打開(kāi)了一扇全新的大門。并將持續(xù)在未來(lái)科技中扮演關(guān)鍵角色。上海半導(dǎo)體飛秒激光陣列遮罩板