飛秒
激光器是僅以千兆分之一秒左右的超短時間放光的“超短脈沖光”發(fā)生裝置。飛是國際單位制詞頭飛托(femto)的縮寫，1飛秒=1×10-15秒。所謂脈沖光是僅在一瞬間放光。照相機的閃光的發(fā)光時間是1微秒左右(即百萬分之一。秒)，所以飛秒的超短脈沖光只有其10億分之一左右的時間放光。眾所周知，光速是以30萬千米每秒(1秒間繞地球7周半)無與倫比快的速度飛馳而過，但是在1飛秒期間連光也只不過前進了0.3微米。 通常，我們用閃光攝影能夠剪下活動物體的瞬間狀態(tài)。同樣如果用飛秒
激光器閃光，則連以劇烈速度進行化學反應的過程，都有可能看到其反應的每個片斷。為此，可以使用飛秒激光器來研究化學反應之謎。
x9, X0JO xXCSaBS~ 一般的化學反應是在經(jīng)過能量高的中間狀態(tài)，即所謂的“活性化狀態(tài)”后進行�；钚曰癄顟B(tài)的存在早在1889年已由化學家阿雷尼厄斯從理論上預言，但是因為是在極短瞬間存在，所以無法直接地觀察。但是1980年代末通過飛秒激光器直接證明了它的存在，這是用飛秒激光器查明化學反應的一個例子。如環(huán)戊酮分子經(jīng)活性化狀態(tài)分解為一氧化碳與2個乙烯分子。
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Y _ 現(xiàn)在飛秒激光器還應用于物理、化學、生命科學、醫(yī)學、工程等廣泛領域，特別是光與電子攜手，期待在通信或計算機、能源領域開辟各種新的可能性。這是因為光的強度幾乎可以毫不損耗地從一地到另一地傳輸大量信息，使
光通信進一步高速化。在核物理學的領域，飛秒激光器帶來了巨大沖擊。因為脈沖光具有非常強的電場，在1飛秒內(nèi)有可能將電子加速到接近光速，所以，能夠用于加速電子的“加速器”。
cVx#dDdA LQ7.RK 在醫(yī)學上的應用
6@"lIKeP th$?#4SbR 如上所述，在飛秒內(nèi)的世界連光都被凍結得無法前進很遠，但是即使這個時間尺度，在物質(zhì)中的原子、分子以及計算機
芯片內(nèi)部的電子在電路內(nèi)依舊運動。如果使用飛秒脈沖就能讓其瞬間止住，研究發(fā)生了什么。除了閃光讓時間止住外，飛秒激光器還能夠在
金屬上鉆出直徑最小達200納米(萬分之二毫米)的微孔。這意味短時間內(nèi)被壓縮鎖定在里面的超短脈沖光獲得超高輸出的驚人效果，而且對周圍不產(chǎn)生額外損傷。再者，飛秒激光器的脈沖光能夠極精細地拍攝對象的立體圖像。立體圖像攝影在醫(yī)學診斷上具有非常用途，由此開辟了一門稱之為光干涉斷層學的新的研究領域。這是利用飛秒激光器拍攝活的組織、活的細胞的立體圖像。例如，用非常短脈沖光對準皮膚，脈沖光在皮膚表面反射，有部分脈沖光射入皮膚中。皮膚內(nèi)部由許多層構成，射入皮膚的脈沖光作為小脈沖光被彈回，從反射光中這些形形色色的脈沖光的回波，能夠知道皮膚內(nèi)部的構造。
LSR{ N|h+) IfK% i/J 此外，這項技術在眼科醫(yī)學中有很大的實用性，能夠拍攝眼睛深處視網(wǎng)膜的立體圖像。醫(yī)生以此能夠診斷其組織是否有問題。這種檢查不僅限于眼睛，如果用
光纖將激光器送入體內(nèi)的話，能夠檢查體內(nèi)的各種器官的所有組織，將來甚至有可能檢查是否變成了癌。
7 )2Co[t Ik4FVL8~ 實現(xiàn)超精密時鐘
u9TiE Eof3 ~HW}Wik 科學家認為，如果使用可見光制成飛秒激光器的時鐘，則能夠比原子鐘更精密地測定時間，并且在今后幾年將作為世界最精確的時鐘。如果時鐘精確，那么也大大提高了用于汽車導航的GPS(全球定位系統(tǒng))的
精度。
D8`dEB2|S -v '|#q 為什么可見光能制造精確的時鐘呢?一切鐘表少不了擺和
齒輪作運動，通過具有精確振動頻率的擺的擺動，使齒輪轉(zhuǎn)動秒鐘，精確時鐘也不例外。所以，欲要制造更精確的時鐘，有必要使用更高振動頻率的擺。石英鐘(用
晶體振蕩代替擺的鐘)比擺鐘更準確，那是由于石英諧振器每秒振蕩次數(shù)更多。
O?6ph4' m0: IFE($ 現(xiàn)在作為時間標準的銫原子鐘，其振蕩頻率約是9.2吉赫(國際單位吉伽的詞頭，1吉=109)。原子鐘是利用銫原子的固有振蕩頻率，用其振蕩頻率一致的微波代替擺，其精度是幾千萬年只差1秒。相比之下，可見光具有比微波振蕩頻率高出10萬～100萬倍的振蕩頻率，即用可見光能制造出精度高出原子鐘百萬倍的精密鐘�，F(xiàn)在已在實驗室成功造出利用可見光的世界上最精確的鐘。
@Kx@ 2#~b ~^&]8~m*d 借助這個精確鐘可以驗證愛因斯坦的相對論。我們將這樣精確的鐘一個放在實驗室里，另一個放在樓下的辦公室里，考慮可能出現(xiàn)的情況，經(jīng)過一、二個小時后，結果正如愛因斯坦相對論所預言的那樣，由于二層之間有不同的“引力場”，兩個鐘不再指向同一時間，樓下的鐘比樓上的鐘走得慢。如果用更精確的鐘，或許那天連戴在手腕和腳踝上的表的時間都不一樣。我們借助精確的鐘表就能簡單地體驗到相對論的魅力。
5gdsV4DH $ c v .R `)l 光速減慢技術
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