德國大力發展超快激光技術

    激光技術在德國經濟中發揮重要作用，全球銷售40%光源和20%激光材料加工系統來自于德國。對于用于制造業的激光器，德國企業更是走在前列。

　　為了維護并鞏固這些優勢，德國教育研究聯邦機構(BMBF)成立了數字光子生產(DPP)研究基地，并每年資助200萬歐元，連續資助15年。亞琛工業大學，弗勞霍夫激光技術研究所(ILT)聯合其他企業合作的Femto光子產品聯合研究項目為超快激光器應用于材料加工制造奠定基礎。

　　DPP研究基地建立大學和弗勞霍夫以及來自企業的28個合作伙伴之間的長期系統合作模式。合作的目標是面向應用的基礎研究的資源共享。至于具體內容，DPP研究基地專注于利用激光器作為新工具的研究新方法和基本物理效果，特別是未來主題，如能源、健康、安全，信息和通信技術。

　　亞琛工業大學，弗勞霍夫激光技術研究所(ILT)聯合其他企業合作的三個項目：研究新型VCSEL光源的納米光子產品；為進一步開發附加制造方法的直接光子產品；以及Femto光子產品主要目標是進一步開發超快激光制造方法。

　　Femto光子產品項目于2014年10月份啟動，預計持續五年，由亞琛工業大學牽頭，目標是更好地理解現代材料加工涉及的基礎科學。研究內容主要集中在具有較大電子帶隙的材料上，換句話說，具有高透明度的材料，如玻璃、藍寶石和鉆石。

　　超快激光器代表在材料或器件上生成新功能的光學加工系統，然而，超短激光脈沖與透明材料吸收效應之間的相互作用的基本過程仍然沒有充分被人們理解。本項目所研究的與未來應用相關的許多種材料，都是透明的，這也意味著只能使用復雜激光工藝加工他們。聯合項目的核心是基礎科學分析、模擬、激光輻射與透明材料相互作用的闡述。

　　基于這些基礎研究結果，各類激光器的最佳性能參數連同校正光學系統解決方案一起由所有相關材料級別決定，最終根據實驗結果和項目企業伙伴共同評估。這些研究項目的目標之一是使電子器件的激光加工成為顯示器、現代LEDs和功率晶體管的一種可行選項。

　隨著激光技術飛速發展，超快激光出現了人們的視線之中，它具備獨特的超短脈沖、超強特性，能以較低的脈沖能量獲得極高的峰值光強。超短脈沖啁啾放大技術(Chirped Pulse Amplification，CPA)的出現使超快激光的強度得到大大提高。與傳統長脈沖激光及連續激光不同，超快激光有著超短的激光脈沖，這使得激光脈沖的頻譜寬度相當大。這樣寬的頻譜在進行諸如原子能級研究，激光選鍵化學等方面都具有重要的應用。利用超快激光脈沖短的特點，可以采用泵浦-探測的方式，將激光脈沖與物質相互作用現象在不同的時刻照相，以期獲得整個過程的特點。這個方法已經被應用到各個領域，如在原子與分子反應動力學研究中以及觀察電子的運動，利用飛秒激光脈沖甚至阿秒脈沖，通過泵浦-探測的方法觀察到反應過程。聚焦后的超快激光，其峰值功率密度超過1013W/cm2時，所產生的電場強度就已經大于原子的內電場。它提供的極強極高的電場，能夠超過價帶電子的束縛力，使分子、原子的電子體系發生巨大變化。利用這個特性，人們可以研究由于超快激光導致原子內部產生的奇特現象。并且，超快激光還顯示出其它不同的特性，如熱影響區域小、作用效果能夠超過光學衍射極限、優秀的空間選擇特性。

　　超快超強激光脈沖與物質的相互作用是是當前最活躍的研究課題之一。它在新型的粒子加速器、超快高能X射線光源等方面，都有著廣泛的應用前景。同時，它包含多方面理論和實驗研究內容的課題，涉及到物理學的許多重要分支,如激光物理、原子分子物理、非線性光學、等離子體物理、熱力學等。隨著超短激光脈沖技術的不斷發展，實驗上己經能夠產生高強度的周期量級超短脈沖，為光與物質的相互作用研究提供了前所未有的實驗手段和極端的物理條件,開拓了光與物質相互作用的嶄新的研究領域，產生了所謂的極端非線性光學，大大豐富了光學的研究內容，將激光與原子、分子、離子、電子團簇以及等離子體等各種形態的物質之間的相互作用研究拓展到高度非線性和相對論的強場范圍。

　　超快超強激光與物質的相互作用過程中，隨著激光強度的不斷提高，各種非線性效應不斷增強，出現了高次諧波、閾上電離、隧穿電離等現象，并且周期量級超短激光脈沖失去了波動現象所特有的周期性特征，從而導致一系列全新的物理現象與規律。它提供了一種新的實驗工具應用于相干控制、非線形光學以及新近興起的亞周期電子波包的控制等領域，并提供了一種新的時間測量尺度-阿秒，將可能對眾多學科領域產生重要影響。