PLA 受益于新一代緊湊型飛秒激光器，因?yàn)檫@些激光器能夠?qū)崿F(xiàn)更高分辨率的成像和改進(jìn)的整體測(cè)量。

由超短激光脈沖和光電導(dǎo)開關(guān)產(chǎn)生的太赫茲輻射具有高強(qiáng)度和寬連續(xù)光譜的特點(diǎn)。由相干公司提供。

飛秒激光支持的最新無損晶片計(jì)量方法取決于用于細(xì)胞膜無標(biāo)記顯微成像的諧波產(chǎn)生過程的變體。兩種材料之間的界面，或任何非中心對(duì)稱的材料，在一個(gè)非線性依賴于激光峰值功率的過程中會(huì)產(chǎn)生少量的二次諧波光。SHG 光信號(hào)可用于成像和檢測(cè)晶片表面和亞表面的各種特征和特性。這些特征可能包括結(jié)構(gòu)缺陷、薄膜質(zhì)量，甚至微量金屬污染。該技術(shù)已由 FemtoMetrix 成功商業(yè)化，該公司專門從事表面、埋藏和結(jié)構(gòu)不規(guī)則性的光學(xué)非視覺缺陷計(jì)量。

太赫茲產(chǎn)生和檢測(cè)

太赫茲輻射可以在固體和液體材料中提供獨(dú)特的光譜或成像信息。該范圍內(nèi)的低光學(xué)頻率與納米級(jí)粒子的振動(dòng)有關(guān)，例如聚合物和蛋白質(zhì)等宏觀分子，以及晶體等擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的聲子振動(dòng)。因此，例如，太赫茲研究有助于繪制相位邊界。然而，太赫茲頻率范圍幾十年來一直是電磁頻譜中被忽視的一部分，因?yàn)闆]有簡(jiǎn)單的方法來產(chǎn)生或檢測(cè)太赫茲輻射。

今天，飛秒激光脈沖可用于多種機(jī)制來產(chǎn)生和檢測(cè)太赫茲輻射。

一種方法將飛秒激光脈沖聚焦在光電導(dǎo)天線(或開關(guān))上，該光電導(dǎo)天線(或開關(guān))由夾在施加偏置電壓的兩個(gè)金屬(例如，金)導(dǎo)體之間的諸如砷化鎵(GaAs)之類的介電材料條組成。類似的結(jié)構(gòu)也被用作太赫茲探測(cè)器。另一種產(chǎn)生太赫茲輻射的方法稱為光學(xué)整流，將激光聚焦到非線性晶體中，例如磷化鎵 (GaP) 或碲化鋅 (ZnTe)，從而在太赫茲脈沖中的不同光譜分量之間產(chǎn)生差頻。

通過飛秒激光脈沖產(chǎn)生太赫茲脈沖與通過連續(xù)波方法產(chǎn)生的太赫茲脈沖相比具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。超短激光脈沖產(chǎn)生的太赫茲輻射具有較高的強(qiáng)度。它同時(shí)涵蓋了太赫茲光譜的廣泛而連續(xù)的部分，其脈沖特性支持分析技術(shù)，例如時(shí)間相關(guān)光譜學(xué)。因此，脈沖太赫茲輻射已經(jīng)在諸如癌組織的醫(yī)學(xué)診斷、藥物的非破壞性評(píng)估、爆炸危險(xiǎn)的識(shí)別、藝術(shù)和考古學(xué)的檢查以及國防和安全檢查任務(wù)等不同領(lǐng)域的成像應(yīng)用中找到了用途。

如果由 1 至 5 kHz 的鈦藍(lán)寶石放大器或以兆赫茲重復(fù)率的非線性展寬鐿放大器產(chǎn)生的非常短的脈沖，通過光學(xué)整流產(chǎn)生的太赫茲可以產(chǎn)生具有大(頻率)帶寬的高平均功率脈沖。

相反，由于潛在的光學(xué)損傷和飽和效應(yīng)，光電導(dǎo)天線僅限于較低的激發(fā)功率。然而，這些天線是產(chǎn)生太赫茲脈沖輻射的最簡(jiǎn)單和最便宜的方法。雖然大多數(shù)天線只需要 20 到 50 mW 的激光功率，但在天線平鋪陣列上發(fā)射單瓦的緊湊型飛秒激光器可以在成本精簡(jiǎn)的設(shè)置中實(shí)現(xiàn)更高功率的太赫茲生成。反過來，這樣的設(shè)置可以潛在地將太赫茲時(shí)域光譜 (TDS) 的應(yīng)用從小型實(shí)驗(yàn)室布置擴(kuò)展到更大規(guī)模的工業(yè)和醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用。

下一代飛秒激光器如何融入這張?zhí)�赫茲圖像?它們的短脈沖寬度使太赫茲輻射的光譜范圍更廣。它們以 1 W 為中心的高平均功率對(duì)于任何一種太赫茲生成方法都很有用，因?yàn)樗鼈兌际切枰�高輸入功率的低效機(jī)制。

新型飛秒激光器的實(shí)用方面，例如其流線型封裝和可靠性，同樣重要。一些新興應(yīng)用需要便攜式或至少是便攜式系統(tǒng)，以維持這些激光器的廣泛采用。這些小型、廉價(jià)、風(fēng)冷源需要最少的技術(shù)關(guān)注，可以很容易地集成到更完整的系統(tǒng)中，它們可以安裝在所需的任何方向。

未來的思考

雖然飛秒激光器通常被認(rèn)為是最奇特的相干光源類型之一，但它們的開發(fā)和應(yīng)用與所有其他激光技術(shù)共享模式。它們相繼從研究對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯抗ぞ撸�并最終在其他工具和系統(tǒng)中用作組件。與其他激光技術(shù)一樣，飛秒光源的發(fā)展受到快速擴(kuò)展的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的推動(dòng)，從生命科學(xué)到工業(yè)診斷再到制造過程。