激光技术的发展与未来

1.    调Q技术

随着激光技术的发展人们渐渐不满足于当时激光器的脉冲，使用各种方法想将其缩短。调Q技术就这么产生了，提高了功率，同时可以把激光器的脉冲缩短到纳秒量级。调Q技术的原理是控制激光器内的品质因子Q按一定顺序改变。通过降低Q值，降低激光的产生，等到激光器上面积累了一定量的粒子，产生激光，输出巨大的震荡激光。品质因子或Q因子是物理及工程中的无量纲参数，是表示振子阻尼性质的物理量，也可表示振子的共振频率相对于带宽的大小，高Q因子表示振子能量损失的速率较慢，振动可持续较长的时间，在激光器中表现为能够顺利产生激光。运用调Q技术能够缩短脉冲但与此同时也对激光器提出了新的要求包括：（1）能够使得品质因子Q发生快速变化；（2）自发辐射的速率比泵浦的速率慢。并且在激光器上能级持续时间要长，可以积累粒子。

2.    锁模技术

随着激光器的发展，产生的纳秒激光远远不能满足人们的需求，使用之前用的调Q技术再想把激光器的脉冲压缩到更短的可能性不大了。

经过了几年的发展，在1964年提出了锁模技术。通过锁模技术能够产生出极短时间脉冲的激光，脉冲通常在皮秒，甚至还能产生飞秒。

当多于一个纵模的激光被激发的时候，激光器处于多模工作状态。在一个简单的激光器中，里面的模式都是独立振荡的，因此模式之间没有固定的关系，就好像一组彼此独立，频率稍有不同的激光从激光器中同时射出一样。每一束光的相位都不固定，而且相位可能因为各种原因产生随机的变化。不允许模式独立振荡，而是要求每个模式与其他模式之间保持固定的相位时，输出的强度不再是随机性的变化或者近似为常数，而是由于不同模式的激光周期性的建立起相生干涉，导致产生脉冲激光。这种技术被称之为锁模技术。

锁模技术先后经历了主动锁模、被动锁模、碰撞锁模等阶段，后来又出现了由于增益介质本身的非线性效应导致的自锁模，称之为克尔透镜锁模，产生了飞秒量级的激光脉冲。

3.    啁啾技术

前两种技术是在激光的脉冲宽度缩短方向上做出的努力而在激光器的峰值提升中除了缩短脉冲宽度还能够通过增加脉冲能量来实现。而这就是啁啾放大技术的由来。啁啾放大技术的工作过程主要包括在参量放大的过程中，先把其脉冲能量分成不同的激光种子，经过一系列的光学器件再将不同的激光种子集中起来，进行耦合。这一技术使得激光器的功率提高了TW量级，能够产生超短超快激光。

近年，啁啾技术产生的超短超快脉冲被大量的使用于科研领域，如抽运探测超快光谱学，半导体中载流子行为的研究，量子系统相干控制等。在分子超快光谱学里，用10飞秒的时间分辨率可以测量分子的振动。实现对振动分子的研究。还有人用此测量化学键的断裂，以此为基础获得了巨大的进步。