雷射技術新時代 科學家用玻璃製造飛秒雷射
編譯／高晟鈞
人們在很早的時候就嘗試利用雷射進行微加工；然而，由於雷射的長脈衝寬度和低雷射強度，容易造成資料熔化並持續蒸發。雖然雷射束可以被聚焦成很小的光斑，但是對資料的熱衝擊依然很大，限制了加工的精度。 唯有减少熱影響才能提高加工質量。
對此，科學家將雷秒以皮秒量級的脈衝時間做用到資料上時，加工效果發生了天翻地覆的變化。由於雷射與資料作用的時間很多，離子在將能量傳遞給周圍資料前，就已經從資料表面燒蝕，因此不會損壞周圍資料。憑藉雷射進入更快速的時間領域，短脈衝雷射裝置正掀起一波革命。
飛秒級雷射
飛秒級雷射被廣泛應用於眼睛雷射手術、聚合物加工和影像成像。通常，商用地飛秒雷射技術是透過將光學元件安裝在光學基板上來建構，需要高度精準的校準。然而，這種校準過程繁瑣、複雜且麻煩，因此如何以更簡單、可靠的方式對準複雜的光學設備是科學家致力研究的議題。
近日，來自洛桑聯邦理工學院Galatea實驗室的研究團隊，完全使用玻璃來製造飛秒級雷射器，其大小不超過信用卡大小，校準精確度高，且更容易實行。
如何使用玻璃實現飛秒級雷射
選用玻璃的主要原因有兩點：他的膨脹係數比傳統基板低，並且對於我使用的雷射而言是透明的。
研究團隊使用飛秒級雷射在玻璃上刻出特出凹槽，以便精確放置雷射裝置的基本元件。然而，即便以微米級的精密技術製造，凹槽和零件本身也不夠精確，無法滿足高品質的校準。因此，在此階段，他們的玻璃裝置還遠遠無法達到飛秒雷射的要求。
隨後，科學家突發奇想，為什麼我們不能利用玻璃的局部膨脹和收縮來對鏡子進行校準呢？因此，研究團隊為鏡子設計了一個帶有微機械彎曲的凹槽，用於飛秒級雷射照射時，可以局部攪動鏡子。最終，研究團隊成功創造出穩定、小規模的飛秒雷射裝置。
儘管尺寸不大，但雷射的峰值功率能達到一千瓦，並且發射時間小於200飛秒，這個時間甚至不足以讓光穿越人類的頭髮。
資料來源:ScitechDaily
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