飞秒激光手术参数解读

从对比中我们可以看到，全飞秒的手术过程与传统全激光飞秒比较，整个过程中只需要一台飞秒激光设备，操作上更省事，同时切口更小，角膜瓣不需要切开。然而与全激光飞秒对比，全飞秒这项新技术的缺点也很明显：

1、光区范围最大仅有6.5mm：全飞秒的最大光区仅有6.5mm，常规为6.0mm。而光区范围往往影响到治疗范围，光区范围很狭窄的全飞秒激光，治疗范围也受到了严重限制：全飞秒无法治疗远视，治疗度数不能太低，也不能太高，一般只能治疗800~1000 度的近视。而全激光飞秒的光区范围常规就已经可以做到8.0mm，如在波前像差引导下更可以做到9.5mm，矫正度数范围可从50-2000度。

2、无法在波前像差数据引导下进行个性化手术，对部分屈光度数高、眼部情况复杂的患者无法施行全飞秒激光手术。

3、损失更多角膜组织：为了要“无瓣”，全飞秒要在角膜上打两层激光，相比飞秒手术损失更多的角膜组织，这将进一步减少适合全飞秒激光手术的患者人群。

4、手术难度大，对手术医生经验、患者心理素质、手术环境干扰等要求很高，容易发生术中异常，导致对焦失误，激光手术位置偏离毫厘，术后效果就会差之千里。

5、无法施行二次手术：由于全飞秒激光采用无瓣方式取出角膜镜片组织来达到效果，这样的方式如果在术中出现异常情况，是无法马上进行修正的，只能等待

6个月恢复期后再进行修补。而与传统全激光飞秒可以马上进行修正、术后可二次甚至是多次进行飞秒激光矫正手术不同，全飞秒是一种“一次性手术”，是无法进行二次近视矫正手术的。

全飞秒技术是现在的新技术，但是由于刚推出没经过大量的实践，临床应用还不成熟。尤其是全飞秒激光无法个性化切削，术后视觉质量不如LDV全激光近视手术。全飞秒没有做过多少例手术，安全性远不如已完成手术超50万例的LDV 全激光近视手术。最重要的是全飞秒术后无法进行二次手术，出现问题无法弥补，LDV全激光近视手术没有此类问题，所以目前以LDV为代表的全激光近视手术是主流。全飞秒收费贵、安全性差、术后效果也无法保证，是多花钱还要冒更大风险，华而不实。

飞秒,皮秒以及纳秒激光器切割固体

飞秒，皮秒以及纳秒激光器溶解固体 摘要：0.2—5000ps激光溶解固体 题目：蓝宝石激光脉冲的开发、模型以及其性质的展示。飞秒激光对精密材料进行加工的优势也进行了讨论和展示。 正文：高效的利用激光对精密材料进行加工离不开对于调解激光辐射与物质之间相互影响的重要规律的知识。为了实现这一目标，激光与物质之间相互影响的系统研究是必要的。由于现在激光系统的进步，尤其是那些基于啁啾脉冲扩展技术，这样系统的研究已经在非常广泛的激光领域成为可能。CPA系统能够使激光脉冲持续时间从大约100飞秒变至几十纳秒，而其他特性不改变。这就允许我们对多种不稳定的激光与物质之间相互影响的过程进行细致的分析。举些例子，最近的学术研究对于损伤阈值、分割阈值以及高强度激光溶解都有提及。这个系统的研究只是刚刚开始，更多的研究将会帮助我们了解和证实飞秒激光系统对于精密材料加工的潜质。 最近进行的一些关于飞秒和纳秒脉冲溶解固体的实验。飞秒激光的染色和受激分子激光系统对精密材料加工的优势已经体现无疑。在这一研究报告中，我们展示了激光溶解和打孔技术的商业用途，蓝宝石激光提供了一个780nm，能量为100mJ，持续时间可在0.2—5000ps进行变化的激光系统。实验处于一个低影响的体系中，在其中，只是很少量的超出蒸发阈值。这个体系对于溶解精密固体实验意义非凡，这样一来，固体内的能量沉积和热影响区域都会被降到最低。我们讨论和举例飞秒激光脉冲的优点，希望能刺激在这个领域新的研

究。第一部分中，我们将展示三种不同持续时间的脉冲在低影响条件下溶解金属的特点：飞秒，皮秒以及纳秒激光器这三种实验对象。关于实验的配置和结果，我们将在第二部分中给出。 1、理论知识背景 在低强度的短波激光脉冲作用于金属物时，由于反方向的韧制辐射，激光的能量会被自由电子吸收。然后，被吸收的激光能量需要在电子系统中热能化，将能量传输到晶格中，由于电子的热量传输给了溶解目标，导致能量流失。如果我们假定，在电子系统中的热能化是非常快而且其电子和晶格系统都以热量为表征（ T&i T），那么能量 e 进入金属中的过程就可描述为一维下，以两个温度为变化量的扩散模型： 在上式中，z为与固体目标表面垂直的一个分量，Q(z)是热流量，S为激光加热源项，I(t)是激光光强，A=1-R和α分别是材料表面透射率和材料的吸收常数， C和i C分别是电子和晶格系统的单位 e 体积比热容，γ是电子-晶格耦合的特征参量， k是电子的热导率。 e 在上式中，忽略了晶格系统中的热导率。电子比热容远远低于晶格比热，因此电子会被加热到一个非常高的瞬时温度。当电子的温度（单位能量）残留小于费米能量时，电子比热容和非平衡态的电子比热容

飞秒激光的发展和应用

飞秒激光的发展和应用 （.） 摘要：随着激光技术的研究、开发和应用十分活跃。本文简要介绍了飞秒激光发展、特点及技术研究进展和发展趋势。 关键词：飞秒，激光技术，激光手术，激光武器，飞秒脉冲，飞秒激光 作者简介： 0 引言 20世纪以光科学与工程技术研究为基础所积累的丰硕成果，已在世界范围内对人类现代物质和精神文明做出了巨大的贡献。21世纪将是光子技术进一步大发展的时代，激光技术将成为世界各国竞争的焦点之一，以激光技术为核心的相关产业将成为知识经济时代和信息时代的重要驱动力量。 飞秒激光是过去20年间由激光科学发展起来的最强有力的新工具之一。飞秒脉冲是如此的短，目前已经达到了4 fs以内（可见光-近红外波段），1飞秒（fs，即10-15 s），仅仅是1千万亿分之一秒，如果将10 fs作为几何平均来衡量宇宙，其寿命仅不过1 min而已。飞秒脉冲又是如此之强，采用多级啁啾脉冲放大（CPA）技术获得的最大脉冲峰值功率可达到100太瓦（TW，即1012 W）甚至皮瓦（PW，即1015 W）量级，其可聚焦强度比将太阳辐射到地球上的全部光聚焦成针尖般大小后的能量密度还要高[1]。飞秒激光完全是人类创造的奇迹。 1 飞秒激光的原理 众所周知，组成物质的分子和原子，每时每刻都在快速地运动，这是微观物质重要的基本属性。飞秒激光产生后，人类能够在原子和电子的层面上观察到它们超快运动的过程并加以利用。在高强度飞秒激光的作用下，气态、液态、固态物质会在瞬息间变成等离子体。高功率飞秒激光与电子束碰撞，能够产生X 射线飞秒激光、射线激光以及正负电子对。此外，利用飞秒激光能够有效地加速电子，使加速器的规模得到上千倍的压缩。高功率飞秒激光与物质相互作用，能够产生足够数量的中子，实现激光受控核聚变的快速点火[2]。 通过对飞秒的研究，除了揭示自然科学的奥妙之外，还促进了新型“飞秒激光”技术的应用和发展。飞秒激光是一种周期可以用飞秒计算的超强超短脉冲激光。它的出现为人类提供了前所未有的全新实验手段与物理条件，有着十分广阔的应用前景。 2 飞秒激光的特点 根据飞秒激光超短和超强的特点，大体上可以将应用研究领域分成超快瞬态现象的研究和超强现象的研究。它们都是随着激光脉冲宽度的缩短和脉冲能量的增加而不断的得以深入和发展。 飞秒激光的特点：（1）持续时间极短，只有几个飞秒，是人类目前在实验条件下所能获得的最短的脉冲，所以飞秒激光是无穿透性的，对眼内组织无损伤。（2）具有极高瞬时功率，可达到百万亿瓦。近红外激光脉冲，在经过角膜组织表面时不被吸收，通过调节聚焦透镜和角膜表面相对位置。将脉冲聚焦在预定深度的一个小点上，当每次脉冲达到聚焦点时，触发一次称为激光诱导光衰变作用，多脉冲定位在同一个焦点深度，通过形成一层小直径的气泡来实现切割手术。（3）能聚焦到比头发丝直径还要小的空间区域。每个脉冲的连接的紧密性，决定了切割平面的光滑性。

飞秒激光器的应用研究

飞秒激光器的应用研究 院系：信息科学与技术系 专业班：光信0801班 姓名：周紫雁 学号：20081182002 2012年5月

飞秒激光器的应用研究The Study of the Applications of Femtosecond Laser

摘要 飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段，它的独特优势使飞秒激光器在各领域的应用倍受关注，飞秒激光器在高速光通讯、强场科学、纳米科学、生物医学等领域具有广泛的应用。通过研究其应用现状以及供需量，不但可以了解飞秒激光的基本特性与工业优势，并且可以给各企业的激光器开发提供参考。 首先，本文对飞秒激光的物理特性及主要用途进行了概述，阐述了飞秒激光的优势与特性。通过翻阅资料与数据，对飞秒激光器国际方面应用现状进行分析。虽然目前飞秒激光器在激光加工行业所占份额很小，但是它的应用前景不可估量。在数据分析之后，以实际考察以及案例分析的方法，对飞秒激光器在中国的应用现状进行了分析，由于飞秒激光微加工在国内运用少之又少，但是在屈光矫正方面应用广泛，并对此进行详细的考察。结论得出，飞秒激光目前处于供小于求的状态，若广泛引进可以达到很高的效益。 关键词：飞秒激光工业应用眼科应用

Abstract Currently, femtosecond laser is the shortest pulse technology which we can obtain in the laboratory conditions. Due to these advantages, the applications of the femtosecond laser in different fields raise folks’ attentions. Femtosecond lasers have a great applying prospect in high-speed optical communication, strong field science, Nano science, biology medicine. To study the market situation and the demands and supply, not only can we grasp the information of the major nature and industrial advantages of femtosecond laser, but also can give the departments of retailer and the manager a great reference to make the long-term strategic plan. Firstly，the physical characteristics and the use of femtosecond has been illustrated basically. It is illumined the unique advantages and nature of femtosecond laser. Then, I analyzed the international market of the femtosecond laser via the date and paging the information. Although the industry of femtosecond laser accounts for a small market share, it has a mega international market prospect. Through the investigation and case analysis, the Chinese market of femtosecond lasers is analyzed. Due to the little application of femtosecond laser in the domestic micro processing field and the wide use in LASIK, I laid more emphasis in the biology and medicine market and made the conclusion, that recently the supply of the femtosecond laser is less than the demands, if abundant equipment can be imported, it can bring large quantities of economic effects. Key words:Femtosecond laser industrial application ophthalmology application

飞秒激光术后感言

不得不说24岁的我已经有了12年戴眼镜的历史，眼镜戴久了眼镜会变成鱼眼，眼睛无神，戴上眼镜会被人起外号“四眼妹”“二饼”，吃热饭时，戴着眼镜眼前确是白茫茫的一片，摘掉眼镜之后，远处的建筑物看不清，远处的路人性别也分不清，红绿灯也会晕染成一大片，近视眼除了给我生活上造成不便之外，也使我变的特别自卑，不自信，但是从来没有想过自己会和眼镜真正的说再见。 去年12月份报名参加了屈光手术爱心公益活动，就在1月16日大奖砸到了我的头上，来到医院做了系统的检查，非常幸运的是，我各方面都适合全飞秒激光手术，虽然是免费的，但是心里还是不自觉的对于这次手术的安全性做了一次估量，从里宣传资料和网上查询了解到全飞秒激光手术和其他近视眼手术相比更加精确，更加安全，更加舒适，因此我也更加信任这次手术。 手术当日从进手术室到手术结束，大概不到十分钟的时间，术中医生一直让我盯着前方的绿点看，做完右眼还鼓励我说做的非常完美，别紧张，放松，在那么轻松的环境下不知不觉的做完了手术，术后视力恢复的特别好，坚持滴眼药水，现在左右眼都达到了1.0以上。全飞秒激光手术搬开了我在生活中的“绊脚石”，现在夜间醒来不用戴眼镜就能看清周围的事物，早晨起来洗漱的时候不用趴到镜子上去看自己了，做饭时不用担心自己眼前白茫茫一片了，每当早晨第一缕阳光照到房间时我比以前更敏锐的感觉到阳光的灿烂，甩掉眼镜后的我变的更加有自信，偷偷的跑到镜子跟前会自恋一翻，自言自语的说鼻梁这次不会再委屈你了，甚至会到视力表之前牛哄哄的告诉家人我

现在都能看到倒数第三行了。 现在的我还会不由自主的扶一下眼镜框，反应过来之后心中会偷偷的窃喜，当我把全飞秒激光手术给我生活带来的改变分享到了QQ空间时，朋友同学们在为了我的改变高兴的同时都在问我恢复的效果，我也一一给他们推荐了全飞秒激光手术，我希望身边的每一位朋友同学都能像我一样能够通过全飞秒激光手术挣脱眼镜，让眼睛重获自由，最后感谢公益活动给我的这次机会，让我更加清晰的去看清我眼中的世界。

飞秒激光器

飞秒激光是过去20年间由激光科学发展起来的最强有力的新工具之一。飞秒脉冲时域宽度是如此的短，目前已经达到了4fs以内。1飞秒（fs）,即10-15s ,仅仅是1千万亿分之一秒，如果将10fs作为几何平均来衡量宇宙，其寿命仅不过1min而已；飞秒脉冲又是如此之强，采用多级啁啾脉冲放大（CPA）技术获得的最大脉冲峰值功率可达到百太瓦（TW，即1012W）甚至拍瓦（PW，即1015W）量级，其聚焦强度比将太阳辐射到地球上的全部光聚焦成针尖般大小后的能量密度还要高。飞秒激光完全是人类创造的奇迹。 近二十年来，从染料激光器到克尔透镜锁模的钛宝石飞秒激光器，以及后来的二极管泵浦的全固态飞秒激光器和飞秒光纤激光器，虽然说脉冲宽度和能量的记录在不断刷新，但最大进展莫过于获得超飞秒脉冲变得轻而易举了。桑迪亚国家实验室的R.Trebino说:“过去1 0年中,（超快）技术已有显著改善, 钛蓝宝石激光器和现在的光纤激光器正在使这种(飞秒) 激光器的运转变得简洁和稳定。这种激光器现在人们已可买到, 而10年前, 你却必须自己建立。”比如，著名的飞秒激光系统生产商美国Clark-MXR公司将产生高功率飞秒脉冲的所有部件全部集成到一个箱子里，采用掺铒光纤飞秒激光器作为种子源，加上无需调整（NO Tweak）的特殊设计，形成了世界上独一无二，超稳定、超紧凑的CPA2000系列钛宝石啁啾脉冲放大系统。这种商品化的系统不需要飞秒专家来操作，完全可以广泛应用于科研和工业上的许多领域里。 根据飞秒激光超短和超强的特点，大体上可以将应用研究领域分成超快瞬态现象的研究和超强现象的研究。它们都是随着激光脉冲宽度的缩短和脉冲能量的增加而不断的得以深入和发展。飞秒脉冲激光的最直接应用是人们利用它作为光源, 形成多种时间分辨光谱技术和泵浦/探测技术。它的发展直接带动物理、化学、生物、材料与信息科学的研究进入微观超快过程领域, 并开创了一些全新的研究领域, 如飞秒化学、量子控制化学、半导体相干光谱等。飞秒脉冲激光与纳米显微术的结合, 使人们可以研究半导体的纳米结构(量子线、量子

激光技术论文：飞秒激光治疗近视技术的应用讲解

激光治疗近视的技术 课程:原子物理与量子力学 学院:国防科技学院 班级:辐射 1003 姓名:高阳 学号:20100578 激光治疗近视技术的应用 [摘要 ]准分子激光治疗近视眼手术经过近二十年的发展,使全球上千万近视眼患者顺利摘掉了眼镜。此项技术经历了 prk 、 ik 、 ek 、 tk 四个发展阶段,目前已经达到了相当高的水平。然而普通激光手术仍有一个关键环节未能得到完善的解决,就是角膜瓣制作环节,而这一环节又是直接关系到激光手术安全性、术后效果的关键环节。直至飞秒激光手术出现,这一激光手术历史遗留问题才得以彻底解决。近视手术史也进入了一个新的时代——全程无刀近视手术时代。本文通过对飞秒激光治疗近视技术的介绍及应用,为广大患者了解飞秒激光手术的特点和优势,提供新的认识。 [关键词 ]激光技术飞秒激光近视 我国目前总近视人口高达 4亿, 青少年近视人口超过 1.5亿,小学、初中、高中和大学生中近视比例分别超过 25%、 50%、 70%和 75%。当前,近视已成为一个公共健康问题。一、近视治疗的方法和现状 矫正近视方法通常有三种:(1镜片矫正:包括框架眼镜、角膜接触镜; (2眼内屈光手术:透明晶体摘除术、有

晶体眼的人工晶体植入术; (3角膜屈光性手术:放射状角膜切开术(rk 、准分子激光切削术(prk 、准分子激光原位角膜磨镶术 lasik(简称 ik 、准分子激光上皮下角膜磨镶术 lasek(简称 ek 、虹膜识别旋转定位 +波前像差引导的准分子激光近视手术 torsion lasik(简称 tk 等。 准分子激光治疗近视是眼科领域一项革命性成果,这项技术从 1986年开始,在理论和实践中不断地摸索前进。到目前为止,在全球范围内已发展到极高的水平,成为一项真正造福于广大近视患者的技术。我国每年有近 90万的近视患者通过准分子激光手术一劳永逸地摘掉了眼镜,治疗后达到了参军、就业、升学、考公务员对视力的要求。 二、近视激光手术治疗存在的问题 近视激光手术在临床应用过程中不断更新升级,从最初的 prk 发展到 lasik 手术,再改良出现 lasek ,其发展速度非常快。 在眼的屈光系统中, 角膜的屈光力占全部屈光力的 70%, 角膜屈光力的轻度改变,能明显影响近视的度数。 prk 及 lasik 两种手术正是通过切削中央角膜,使之变薄而降低其屈光力来达到矫正近视目的的。 prk 多应用于治疗中低度近视,但由于破坏了角膜的正常解剖结构,术后可出现角膜上皮下雾状浑浊、青光眼或高眼压、眩光和回退等并发症。 lasik 可以保持前部角膜组织的正常解剖结构,能够减轻术 后角膜组织愈合反应所引起的上皮下浑浊和屈光回退,预后性较好,术后恢复和稳定性也较好,适合于中高度近视和近视散光的治疗。但 lasik 也可能出现并发症,如感染、欠矫或过矫、角膜穿透、医源性角膜散光、继发性圆锥角膜、角膜瓣不规则、眩光,等等。这些并发症如果及时发现并处理得当,大部分不会留下后遗症,也不会影响疗效。但是有些并发症确实妨碍视力恢复,比如术前近视术后过矫成高度近视;或术前无散光,术后成为高度散光,等等。如果手术致存留的角膜太薄,则无法采用再次手术予以补救。又如,术中角膜穿透或术后继发严重的圆锥角膜,都可能令患者不得不接收角膜移植手术,给患者带来新的麻烦。

飞秒光纤激光器的应用

飞秒光纤激光器的应用 飞秒光纤激光器是一种主要由光纤激光器构成，具有飞秒（10负15次秒）区持续时间的脉冲激光器。 飞秒激光器的脉宽极窄，瞬问功率极高，既使平均输出功率为lW，峰值功率也能达到千瓦级至兆瓦级以上。飞秒激光器现已应用于以往纳秒脉冲激光器或连续波激光器无法应用的各种领域。 1990年，日本爱信精机公司以IMRA AmericaInc.的名字在美国成立了一家子公司，门从事飞秒光纤激光器的研发、生产、销售与应用开发工作。因此“IMRA”既是美国研究法人的名字，又是爱信精机公司生产的激光器的商标名称，这是在美国研究开发、日本制造的激光器。 1、飞秒光纤激光器的优点 1.1、小型轻便 光纤激光器在确保必要光学长度的同时，可将光纤卷成半径约3cm的环形。与固体激光器相比，光纤激光器的体积大幅缩小。光纤形态每单位体积的表面积大于棒状或片状晶体激光器，散热效果好，不需要冷却器等外围装置，因此在这方面又大幅缩小了激光器的体积。 1．2、高可靠性高稳定性 光纤激光器是由光纤部件组装而成。这些光纤部件采用电弧熔接的方法，因此光学轴长期无偏移，这种连接方法确保了光纤激光器的稳定性和可靠性。另外，IMRA激光器系统外部采购的元器件都严格选用高可靠性的光通信部件，这也对激光器系统的高可靠性提供了保障。 1．3、高光束质量 单模光纤输出的光是近乎理想的点光源，输出光束的圆度和强度分布较容易获得接近理想的高质量输出光束。飞秒光纤激光器在用于微细加工时，聚焦光束很容易达到透镜的聚焦极限，因此适于微细加工。 1．4、低功耗 现已广泛使用的钛宝石飞秒激光振荡器的晶体吸收波长在530nm附近，将大功率Nd：YAG激光器的波长转换成530nm来泵浦激光器，既需要大型Nd：Y AG激光器，又需要冷却器，其电能消耗很大。而光纤激光器则不需要冷却器，可以用二极管激光器直接泵浦。结果表明，飞秒光纤激光器的电光转换效率优于钛宝石飞秒激光器1个数量级。 2、飞秒光纤激光振荡器 虽然20世纪90年代初问世的飞秒光纤激光器的光学轴具有长期无偏移的特点，但因温度的变化等会使偏振面光纤旋转，从而导致输出功率的改变，因此需要偏振面的调整机构，并需要维护。 1994年，Fermann等人利用新结构的被动锁模飞秒脉冲激光振荡器实现了无调整运转。科研人员在谐振腔的两端对置法拉第转子，以往返运转来补偿因环境变化所引起的偏振旋

14 飞秒激光器-成像

第十四章飞秒激光成像技术 飞秒激光脉冲技术在生物学中测量领域也有广泛的应用。例如利用时间分辨的透射光谱测量组织的散射和吸收，并检测脑内血红蛋白的氧化。飞秒光学测距技术已应用于视网膜和皮肤的微观结构测量[1]。更引人注目的是对于透明物体的双光子吸收荧光显微镜[2]和对于高度散射物体的光学断层扫描（层析）成像技术的发展[3]。飞秒激光成像技术的最大优点是高分辨率。本章着重介绍这两种成像技术。 14.1飞秒激光显微镜 14.1.1双光子吸收荧光显微镜 共焦显微镜是普通光学断层扫描成像仪器之一，其原理如图14.1.1所示，激光光源聚焦在被测物体上。在显微镜探测器前放一小孔光阑，只允许物镜焦点的光进入探测器，而离焦的光线则被挡住。这样就可以只观察和记录在焦点的发光。如果做横向和纵向的扫描，就可得到被观察物体的三维成像。该成像技术已经被广泛应用于观察活体生物。但是利用共焦显微镜观察存在如下问题：1）观察生物样品常常要涂荧光染料。这些染料通常需要用紫外光来激发。但是强紫外光对活体生物样品有杀伤作用。2）焦点的小孔光阑尺寸对显微镜分辨率有显著影响。光阑太大，分辨率就会降低；光阑太小，则通过的光太弱，影响信噪比。 双光子吸收[4] (Two Photon Absorption: TPA）荧光显微镜是用红外光源代替紫外光源, 利用非线性效应, 使染料吸收两个红外光子获得激发而发光的技术。Kaiser等在CaF２: Eu2+晶体中首次观察到了双光子激发现象[5]。1990年Denk 和Webb 首次将双光子激发应用到共聚焦荧光显微镜中[2]。在双光子吸收显微镜中，该非线性吸收效应将染料的激发局限在焦点，即只有在焦点处光强达到一定程度时, 双光子吸收作用才明显增强，在焦点之外由于光强相对较弱, 不能产生双光子吸收而发光。因此只在空间的某一点即焦点发光（如图14.1.2）。相对于紫外光光源，双光子吸收荧光显微镜仅需要可见光或者红外光作为激发光源，也不需要用紫外透过率高的物镜，可以减少紫外光对于样品的光漂白和光损伤。这是双光子吸收激发荧光的主要优点之一。把激发光局限在焦点，而不是整个样品，小孔光阑也就不是必要的了，这样就不会限制入射到探测器的光子数目，有利于提高信噪比。另外，荧光发光强度正比于激发光强度的平方，有效地减少了发光点的尺寸，提高了分辨率（如图14.1.3）。多光子吸收法采用更长波长的光源，分辨率会更高。 图14.1.1 共焦显微镜及相关显微镜结构示意图

飞秒激光原理

飞秒激光原理 很多近视的人们都想要摘掉眼镜，因为近视眼会对人们的日常生活产生严重的影响，而手术治疗近视眼是现在比较流行的一种手术，那么，手术治疗近视眼有什么好处呢?下面就为大家具体介绍一下。 近二十年以来，随着科学技术的不断发展，眼科领域相继发明了一系列近视矫正手术，使手术后的近视患者不用配戴眼镜也同样能达到戴眼镜时的视力效果，对于治疗近视眼尤其是最近几年开展的准分子激光近视矫正手术，进一步提高了手术的准确性和安全性，目前全世界范围内已至少为数十万名近视患者摘掉了眼镜。 对于治疗近视眼还要求全身健康状况基本良好，没有其它严重的眼病如圆锥角膜、青光眼、白内障以及眼底病变等。还需要注意，年龄在18至50岁，近视度数已基本稳定(每年变化不超过50度)，而且本人的工作环境不适合戴眼镜或者是因种种原因(如美观要求、戴框架眼镜不舒适、戴隐形眼镜太麻烦或容易“发炎”等)有摘掉眼镜的强烈愿望。 尽管近视激光矫正术效果良好，安全性高，也并不意味着每个近视患者都适合接受激光手术治疗近视眼，一定要仔细遵循医生的建议。 飞秒激光近视手术是全激光近视手术，具有非常高的瞬时功率，不会损伤角膜上神经和血管，不破坏泪液循环，完全避免了交叉感染的可能。飞秒精确性达微米级，角膜瓣的厚薄和直径都可以设定，可控性非常好，切割更加准确。飞秒通过美国FDA认证，是美国太空总署和军方唯一批准可用于航天员和飞行员的手术方式。飞秒激光是目前近视治疗最安全、无开刀、恢复快、治疗效果最佳的一项技术。飞秒不受角膜曲率的影响，其对角膜偏.飞秒是全激光近视手术，具有非常高的瞬时功率，不会损伤角膜上神经和血管，不破坏泪液循环，完全避免了交叉感染的可能。飞秒精确性达微米级，角膜瓣的厚薄和直径都可以设定，可控性非常好，切割更加准确。飞秒通过美国FDA认证，是美国太空总署和军方唯一批准可用于航天员和飞行员的手术方式。 飞秒激光治疗近视更安全 关于眼科手术来说，安全永久是第一位的飞秒激光近视手术，可以精确地打开眼部组织分子链，制造出更均匀更完美的角膜瓣，以利近视患者接受激光医治，获得更清晰、更完美的视觉质量。飞秒激光” 比机械角膜刀精确 100 倍，这种精确性其实也是安全性的另外一种体现，越精确效果就越好，手术并发症也越少，当然就能给患者更多的安全保证。 飞秒激光使角膜切削更精确 飞秒激光近视手术的精度逾越激进机械角膜板层刀 100 多倍，从理论上消除了威胁视力程度的严酷并发症和感染的极有可能性。治疗进程更安全。针对集团角膜状况中止细部改正，切割表面十分平滑，使用低能量密度，减低冲击波并

飞秒激光器

可以使光速减慢的飞秒激光器

学员：1111414李鹏辉1111437王小平1111434田朝光1111415李曦 摘要：近年来，随着高新科技的发展，自超短频脉光学问世以来，已经历了25年的发展历程，而这时，飞秒激光器现已在工业加工中得到了应用。因为脉冲短的原因，飞秒激光器也就能拍摄到很多完全想象不到的画面。利用这个，可以对很多领域的学科进行更加细致，更加周密的系统性研究。 论文关键词：超短脉冲组合光玻色-爱因斯坦凝聚 飞秒的概念：飞秒是一种时间单位，1飞秒只有1秒的一千万亿分之一，即1e?15秒或0.001皮秒（1皮秒是，1e?12秒）,。它有多快呢?我们知道，光速是30万千米每秒，即 3×10^8m/s。而在1飞秒之内，光只能走0.3 μm，这只是不到一根头发丝的百分之一。 飞秒激光器是指利用锁模技术来获得的飞秒量级短脉冲的激光器。所谓飞秒，也叫做毫微微秒，即1飞秒只有10的负15次方秒。飞秒激光不是单色光，而是中心波长在800nm左右的一段波长连续变化光的组合，利用这段范围内连续波长光的空间相干来获得时间上极大的压缩，从而实现飞秒量级的脉冲输出。所采用的激光晶体为激光谱线很宽的钛宝石晶体。说白了就是一个可以以千兆分之一秒左右的超短时间放光的“超短脉冲光”发生装置。所谓脉冲光是仅在一瞬间放光。 超短脉冲激光器从上世纪80年代开始，经历了从染料到固体飞秒激光器的发展，开辟了科学和工业应用的新时代。但其昂贵的价格，庞大的体积，对环境的稳定性差等缺陷阻碍了飞秒激光的应用。探索新机理，突破现有飞秒激光局限，研制新一代飞秒激光成为世界范围内热门研究课题。自90年代初，光纤激光器利用半导体激光器泵浦，具有小巧、结构简单、无需水冷和可集成化的特点，逐步发展起来并成为钛宝石激光器强有力的竞争者和替代者。早期的飞秒光纤激光器，采用掺铒的通信光纤，工作波长1550nm，普通单模光纤色散为负，能提供与自相位调制对应的啁啾补偿，于是孤子锁模(Soliton mode locking)和展宽脉冲(Stretched pulse)锁模就成为主流机制。由于其倍频光的波长在775nm，经过拉曼移频可移到800nm附近，在商用激光器上，已经用作钛宝石放大器的种子脉冲。但是，由于铒光纤的掺杂浓度不能很高，以及锁模机制的限制，输出脉冲能量仍然很低（10pJ-10nJ量级），限制了此种光纤激光器的应用。进入新世纪后，随着高掺杂掺镱光纤激光器的发展，自相似(Self-similar)和全正色散(All-normal-dispersion)锁模理论被提出并在实验上获得证实，使光纤振荡器的单脉冲能量突破10n。 与其平行的是，90年代中期光子晶体光纤的问世，使得飞秒光纤激光器多了一个选择支。光子晶体光纤的主要特点是大模场面积光纤比普通的双包层光纤能更好地保持单模特性，在放大器上有重要应用。但是，光子晶体增益光纤特别是双包层大模场面积光子晶体光纤价格非常昂贵，远远高于晶体的价格；而且泵浦光的耦合需要在空间进行，对机械件稳定性能要求很高，不像普通单模光纤以及普通的双包层光纤有直接的光纤合成。 对于工作在1微米波段的光子晶体光纤，不同于普通的单模光纤，可以提供负色散，但也仅仅限于光纤芯径在1~2微米的光纤。在这样细的光纤中，孤子能量非常小，否则就会导致脉冲分裂，也不可能作为放大后的压缩器。由于以上缺点，除了放大器，光子晶体光纤做飞秒激光器振荡器并无明显优势。目前国内外报道的光子晶体光纤激光器，都是空间耦合的，并含有光栅对等需要空间的元件，不是低成本、抗击外部环境影响的封闭式结构。 光纤激光器的最大优点是小型化、封闭式及无水冷。如果反过来做成空间式的，那就只有效率高这样的优点，稳定性甚至不如固体激光器。因此，作为放大器的种子光源以及对小能量应用（脉冲能量小于1mJ，例如光波导的刻划、THz波的产生、精密时频传输、纠缠光子对的产生、泵浦探针测量等），普通单模光纤飞秒激光器以及普通大模场面积光纤飞秒放

眼科激光手术的原理

眼科激光手术的原理 随着生活水平的不断提高，家里出现了各种各样的电子产品，电脑，电视，平板，手机等等，如果长期的对着这些电子产品很容易会患上近视，如果患上近视，则对我们的生活造成了很大的影响，为了能够清楚的看见事物，就必须要戴眼镜，也有的人会选择做眼科激光手术。 激光近视矫治手术自诞生之日起，便成为时尚人物的宠儿。此项技术经历了准分子激光角膜表面切削术(PRK)、IK、EK、TK 四个发展阶段，经过二十年的发展达到了一定的水平。对于近视眼手术，很多人都害怕术后恢复缓慢，会耽误工作，因此很多近视眼患者都想知道近视眼手术恢复的快慢，那么激光近视眼手术恢复得快吗？激光近视眼手术视力恢复的快慢，取决于年龄、眼睛屈光调节能力以及术前的近视程度。 总的来说，年青人、手术前近视度数低者，恢复较快；另外，看远处较看近处的视力（如阅读、看精细物体等）更早恢复。一般术后休息一两日，即可正常生活及工作。但在术后视力恢复过程中，应注意用眼卫生，以免引起眼睛疲劳而造成不适感觉。

飞秒激光是一种波长1053nm的神奇之光，它的种种优势已 经成功应用于各个领域，眼科手术也不例外。但是，飞秒激光到底是通过什么原理来矫正近视的呢? 飞秒激光手术的原理有两个，一个是光传输原理，一个是光爆破原理。 光传输原理 手术前医生将患者的基本信息资料和手术数据输入电脑(包 括激光聚焦的深度，也就是锥镜镜片底部到激光聚焦点的距离; 角膜瓣的直径、蒂的大小和宽度;激光切削的能量等)。手术中医生操作飞秒激光机，用锥镜将角膜固定，从而保持激光头到角膜组织中激光聚焦点的精确距离。 激光聚焦的深度，也就是锥镜镜片底部到激光聚焦点的距离，飞秒激光机按照医生设定的模式传输激光脉冲，在角膜上进行各种靶向切削。简要地说，飞秒激光的光传输原理给我们印象最深的是光传输的精确定向性和精确定位性。 光爆破原理

飞秒激光与其他激光加工到底有什么不同从原理来分析吧

飞秒激光与其他激光加工到底有什么不同从原理来分析吧 飞秒激光与其他激光加工有什么不同？从原理上进行分析和阐述 在这里，我们指的飞秒激光是指脉宽为1-1000 fs（1 fs=10-15s）的激光，其他激光是指脉宽大于1000 fs（1 ps）的脉冲激光或连续激光。 激光加工过程中需要考虑激光的波长、能量（或功率）、脉宽、频谱、脉冲频率、偏振、相位等因素，同时还要考虑聚焦系统以及扫描速度和方向，被加工对象物质的组成、结构和形态，甚至是物质所处的环境条件如温度和气氛。 脉宽是其中一个非常重要的具有普遍影响的激光参数。飞秒激光也主要是指现在用得最多的钛宝石以及Yb3+掺杂晶体和光纤激光器为主，波长在1 μm附近的近红外的飞秒激光。飞秒激光系统昂贵 飞秒激光现在已开始用于切割、钻孔、焊接、打标、剥离、修复等加工领域。但目前实际应用较少，原因是飞秒激光的价格比长脉冲激光和连续激光要贵很多。 飞秒激光贵的原因主要有： 1）根据傅里叶变化关系，要产生超短飞秒脉冲必须具有宽光谱的增益介质，增益介质的带宽决定了最终能实现的脉宽。 2）飞秒激光脉冲一般需要通过锁膜技术来实现，激光系统比较复杂。 飞秒激光特性很好 飞秒加工有不少优势，首先体现在精度高。 飞秒激光由于其脉宽很短，较低的脉冲能量就可以获得极高的峰值功率（脉冲能量/脉宽），当用物镜等进一步聚焦到材料时，由于焦点附近能量密度很高，能引起各种强烈的非线性效应。 激光加工可以认为是一种激光诱导反应，原理上分为诱导分子振动和电子激发。前者是热反应，后者与构成物质的原子外壳层电子关联的化学键相作用。近红外飞秒激光加工通过多光子过程，实现有空间选择性的微观结构操控，而不影响表面结构，这是飞秒激光加工的另外一个优势。

关于全飞秒和传统的 半飞秒应该如何选择

最新的全飞秒的手术过程与传统全激光飞秒比较，整个过程中只需要一台飞秒激光设备，操作上更省事，同时切口更小，角膜瓣不需要切开。 然而与半飞秒对比，全飞秒这项新技术的缺点也很明显： 1、光区范围最大仅有6.5mm：全飞秒的最大光区仅有6.5mm，常规为6.0mm。而光区范围往往影响到治疗范围，光区范围很狭窄的全飞秒激光，治疗范围也受到了严重限制：全飞秒无法治疗远视，治疗度数不能太低，也不能太高，一般只能治疗800~1000度的近视。而全激光飞秒的光区范围常规就已经可以做到8.0mm，如在波前像差引导下更可以做到9.5mm，矫正度数范围可从50-2000度。 2、无法在波前像差数据引导下进行个性化手术，对部分屈光度数高、眼部情况复杂的患者无法施行全飞秒激光手术。 3、损失更多角膜组织：为了要“无瓣”，全飞秒要在角膜上打两层激光，相比飞秒手术损失更多的角膜组织，这将进一步减少适合全飞秒激光手术的患者人群。 4、手术难度大，对手术医生经验、患者心理素质、手术环境干扰等要求很高，容易发生术中异常，导致对焦失误，激光手术位置偏离毫厘，术后效果就会差之千里。 5、无法施行二次手术：由于全飞秒激光采用无瓣方式取出角膜镜片组织来达到效果，这样的方式如果在术中出现异常情况，是无法马上进行修正的，只能等待6个月恢复期后再进行修补。而与传统全激光飞秒可以马上进行修正、术后可二次甚至是多次进行飞秒激光矫正手术不同，全飞秒是一种“一次性手术”，是无法进行二次近视矫正手术的。 全飞秒激光是一种采用新技术原理的激光手术方式，在术后创口恢复上有一定的优势，但在患者近视度数及眼部情况适应度上有相当的局限性，在对患者术后炫光散光、夜视力等效果保证的前提下，一般只有很小部分患者较为适合采用全飞秒激光手术，如果强行对并不适合的患者施行全飞秒激光手术，发生手术失败或术后效果不理想的机率不小；再从国内主流眼科医院的选择来看，因为全飞秒激光还未通过美国权威机构FDA认证，因此大多技术成熟的医院没有引进，应当是等待其进一步改进成熟后再考虑引进。而半飞秒经过近十年全球百万例的验证，是一种相当稳定成熟的激光手术，依旧是当前最安全、最主流、 患者适应范围最大的近视治疗激光手术，技术成熟非常安全，并发症的发生率几乎 为零。并且可以对各项参数进行精确调整及设置，安全性非常高，利用虹膜定位波前像差技

飞秒激光脉冲的发展及其应用

飞秒激光脉冲的发展及其应用 飞秒激光是过去20年间由激光科学发展起来的最强有力的新工具之一。飞秒脉冲时域宽度是如此的短，目前已经达到了4fs以内。1飞秒（fs） ,即10-15s ,仅仅是1千万亿分之一秒，如果将10fs作为几何平均来衡量宇宙，其寿命仅不过1min而已；飞秒脉冲又是如此之强，采用多级啁啾脉冲放大（CPA）技术获得的最大脉冲峰值功率可达到百太瓦（TW，即1012W）甚至拍瓦（PW，即1015W）量级，其聚焦强度比将太阳辐射到地球上的全部光聚焦成针尖般大小后的能量密度还要高。飞秒激光完全是人类创造的奇迹。 近二十年来，从染料激光器到克尔透镜锁模的钛宝石飞秒激光器，以及后来的二极管泵浦的全固态飞秒激光器和飞秒光纤激光器，虽然说脉冲宽度和能量的记录在不断刷新，但最大进展莫过于获得超飞秒脉冲变得轻而易举了。桑迪亚国家实验室的R.Trebino说:“过去10年中,（超快）技术已有显著改善, 钛蓝宝石激光器和现在的光纤激光器正在使这种(飞秒) 激光器的运转变得简洁和稳定。这种激光器现在人们已可买到, 而10年前, 你却必须自己建立。”比如，著名的飞秒激光系统生产商美国Clark-MXR公司将产生高功率飞秒脉冲的所有部件全部集成到一个箱子里，采用掺铒光纤飞秒激光器作为种子源，加上无需调整（NO Tweak）的特殊设计，形成了世界上独一无二，超稳定、超紧凑的CPA2000系列钛宝石啁啾脉冲放大系统。这种商品化的系统不需要飞秒专家来操作，完全可以广泛应用于科研和工业上的许多领域里。 根据飞秒激光超短和超强的特点，大体上可以将应用研究领域分成超快瞬态现象的研究和超强现象的研究。它们都是随着激光脉冲宽度的缩短和脉冲能量的增加而不断的得以深入和发展。飞秒脉冲激光的最直接应用是人们利用它作为光源, 形成多种时间分辨光谱技术和泵浦/探测技术。它的发展直接带动物理、化学、生物、材料与信息科学的研究进入微观超快过程领域, 并开创了一些全新的研究领域, 如飞秒化学、量子控制化学、半导体相干光谱等。飞秒脉冲激光与纳米显微术的结合, 使人们可以研究半导体的纳米结构(量子线、量子点和纳米晶体)中的载流子动力学。在生物学方面,人们正在利用飞秒激光技术所提供的差异吸收光谱、泵浦/ 探测技术, 研究光合作用反应中心的传能、转能与电荷分离过程。超短脉冲激光还被应用于信息的传输、处理与存贮方面。 第一台利用啁啾脉冲放大技术实现的台式太瓦激光的成功运转始于1988年，这一成果标志着在实验室内飞秒超强及超高强光物理研究的开始。在这一领域研究中，由于超短激光场的作用已相当于或者大大超过原子中电子所受到的束缚场，微扰论已不能成立，新的理论处理有待于发展。在1020W/cm2的光强下，可以实现模拟天体物理现象的研究。 飞秒激光的另一个重要的应用就是微精细加工。通常，按激光脉冲标准来说，持续时间大于10皮秒（相当于热传导时间）的激光脉冲属于长脉冲，用它来加工材料，由于热效应使周围材料发生变化，从而影响加工精度。而脉冲宽度只有几千万亿分之一秒的飞秒激光脉冲则拥有独特的材料加工特性，如加工孔径的熔融区很小或者没有；可以实现多种材料，如金属、半导体、透明材料内部甚至生物组织等的微机械加工、雕刻；加工区域可以小于聚焦尺寸，突破衍射极限等等。一些汽车制造厂和重型设备加工厂目前正研究用飞秒激光加工更好的发动机喷油嘴。使用超短脉冲激光，可在金属上打出几百纳米宽的小孔。在最近于奥兰多举行的美国光学学会会议上，IBM公司的海特说，IBM已将一种飞秒激光系统

眼科激光手术简介

PRK 即激光光学角膜切削术，1987年开始临床使用，属于表面切削手术范畴。针对特定的人群，例如角膜太薄不适合接受LASIK/飞秒激光LASIK手术的近视患者，且近视度数很低的患者。 近视眼激光手术IK 准分子激光原位角膜磨镶术，又称LASIK，即准分子激光手术，20mm切口大，1992年开始临床使用，主要通过角膜板层刀制作角膜瓣。 近视眼激光手术EK 又称LASEK，即准分子激光上皮下角膜磨镶术，EuroEyes表示该项手术是在1997 年开始临床使用，针对500度以下的近视度数，角膜相对较薄的另一种的准分子激光手术，它克服了PRK的疼痛。LASEK手术是用上皮刀切出一个厚度为60-80微米，直径8-10毫米，蒂的弧度为30度的上皮瓣，掀开上皮瓣后用准分子激光进行原位磨镶来改变角膜的屈光度从而达到矫正近视、散光的目的，而后上皮瓣复位。 近视眼激光手术TK 激光近视手术 又称TORION LASIK，即波前像差引导准分子激光手术，20mm大切口，是针对IK的更新。TK新技术，解决了LASIK手术难以克服的误差问题，让手术变得更精确、安全和完美。这是眼科激光手术继LASIK以后的最大进展。 近视眼激光手术飞秒激光 包括飞秒激光LASIK(俗称半飞秒)，20mm大切口，2006年开始临床使用，手术无痛，需要制作角膜瓣，但不适合有干眼症、散光及角膜较薄的患者，由于切口大，也就没有全飞秒SMILE那样更有利于保护角膜结构。 近视眼激光手术全飞秒激光 全飞秒激光近视治疗 包括全飞秒FLEX(大切口，已淘汰，20mm切口)及全飞秒微创SMILE(小切口，仅有2-4mm)，全飞秒微创SMILE无需制作角膜瓣，切口小也就更有利于保护角膜结构，效果稳定，手术时间短，也适合有干眼症、散光及角膜较薄的患者。全飞秒激光手术的全过程实现了真正意义上的微创化，保证了手术后“无切口”状态。完全摆脱准分子激光和角膜板层刀。所以，“全飞秒”比“半飞秒”手术更精确、更安全、更舒适，术后恢复更快。

飞秒激光及其应用进展

摘要：飞秒激光其超短脉冲，超强峰值功率和高聚焦能力，因在很多相关领域得了广泛的应用，本文主要介绍飞秒激光及其在基础研究领域和医学领域的应用的同时，对随着飞秒激光新发展起来的某些相关学科做一简述。 关键词：飞秒；激光；应用 超短脉冲时代是从1960年代末1970年代初提出激光锁模技术时开始的，短短的20年后，出现了主动锁模，被动锁模，脉冲碰撞锁模（cpm），相加脉冲锁模等，锁模技术可以将脉冲缩短到皮秒是10-12秒甚至飞秒10-15秒。在1980年代中期出现的自锁模技术和非线性啁啾脉冲放大技术，使我们真正进入了超短脉冲的时代。利用这种技术可以产生一个高密度，高强度和高温高压领域是实验室天体物理在极端条件下，光与物质相互作用的极端物理条件，并提供了一个强大的高亮度x射线产生的重大科学研究手段。 此外，在第二十世纪90年代末，还发现飞秒激光的介质效应产生的长脉冲激光的独特性质有所不同，如区域、热效应小，空间选择性的作用，这些独特的性能，在许多领域有重要的应用价值，如微型光子器件的制造，医药，精细操作，三维度的光存储，纳米生物技术，纳米医学，这些应用已经引起了国内外的广泛关注[1]。 飞秒激光其超短脉冲，超强峰值功率和高聚焦能力，因能够实现超精细和维微加工的特点获得了广泛关注和深入研究，所以飞秒激光技术发展迅速[2]。 一、飞秒激光简介 激光曾被人类视为神秘之光并已被广泛使用。飞秒激光是近年来科学家们通过探究发现的更特殊的激光，简称fs是一种近红外光以脉冲形式运行，很短的时间，是衡量时间的标准尺度的长度。1飞秒只有1秒的一千万亿分之一，即10-15秒。 飞秒激光有以下三个特点：1、利用飞秒激光获得的脉冲要比利用电子学方法获得的最短脉冲还短几千倍。2、具有比目前全世界发电总功率还要多出百倍的瞬时功率，可达百万亿瓦。3、空间区域可以集中到比头发的直径还要小，使周围的核力量的电场强度比其他电子还高几倍。 二、飞秒激光的发展历史 飞秒激光的发展可分为四个阶段，目前已经历了前三个阶段正在进入第四个阶段。 60年代中后期的10-9～10-10s第一阶段是飞秒激光的早期阶段，其主要特点是建立锁模的理论和实验研究的各种各样的夹紧方法。 第二阶段是基于各种各样的锁模逐渐趋向于成熟的理论和方法为主要特征的70年代的10-11～10-12s，这个阶段皮秒（10-12）初步应用于化学和物理的领域。 第三阶段是飞秒激光的发展，主要是以碰撞锁模染料激光器的飞秒激光脉冲宽度为代表，真的进入了飞秒（10-15秒）阶段。飞秒激光脉冲的色散，嘀啾，自相位调制效应再不能被忽略了，平衡这些效应的结果产生了使物理学界震惊的事件――理论上早已预言的孤子（soilton）首先在光学领域实现了――光孤子（optical soliton）。飞秒光脉冲的出现还伴随生长出许多新的光学技术。 第四个阶段是从90年代初开始的。而它主要特征是表现在产生飞秒激光介质的新的突破。自从70年代初期开始，一直是有机染料为介质的激光器领导飞秒激光新潮流。到了90年代，以掺钦蓝宝石为代表的固体介质激光器突然闯入了飞秒激光领域，并大有一举取代飞秒染料激光器之势。简单，实用和性能更优越是固体飞秒激光技术的鲜明特点。 在短短的20几年内飞秒激光经历了四个发展阶段，脉冲宽度压缩了5～6个量级，并在光通讯，化学，物理，生物学等众多领域中得到了广泛应用。其纵向发展速度之快横向扩展范围之广在自然科学史上是罕见的。 20多年的飞秒激光的发展，特别是近10年的发展，促进基础学科的发展，如物理、化