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以染料激光為代表的第一代飛秒激光始于1981年，它的出現(xiàn)將物理、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的研究引進(jìn)了一個前所未有的超快時代，使人類第一次在微觀世界中進(jìn)入到飛秒時代，從而推動了物理、化學(xué)等學(xué)科的超快動力學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)了大量超快新現(xiàn)象，揭示了大量的微觀世界新的運(yùn)動規(guī)律。但是，由于材料的不穩(wěn)定性造成染料激光器運(yùn)轉(zhuǎn)的不確定性，使得超快領(lǐng)域的研究受到極大的限制。以摻鈦藍(lán)寶石固體激光器為代表的第二代飛秒激光于1991年誕生，它所具有的材料穩(wěn)定性和運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，使其很快淘汰了飛秒染料激光。但是，一方面鈦寶石飛秒激光系統(tǒng)成本昂貴；另一方面，鈦寶石飛秒激光系統(tǒng)受周圍環(huán)境影響極大，整個系統(tǒng)不得不安置于超凈、防震、恒溫的特定實驗室。所以第二代飛秒激光的嬌嫩性使其只能用在極其特定的實驗室中，加之其成本昂貴的貴族身份，其應(yīng)用受到極大的限制，阻礙了飛秒激光應(yīng)用和普及。光子晶體光纖飛秒激光技術(shù)具有成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、高功率、可集成等一系列優(yōu)點，成為飛秒激光應(yīng)用和普及化的關(guān)鍵。

 

光子晶體光纖飛秒激光器以其獨有的特點克服了第二代飛秒激光器的上述缺陷，即將成為相對完美的第三代飛秒激光。這是因為，第一、光子晶體光纖激光可以由半導(dǎo)體激光器直接泵浦實現(xiàn)，使成本大幅度下降；第二、飛秒激光器所需要的增益、色散補(bǔ)償和非線性三大功能可在一根光子晶體光纖中完成，從而使飛秒激光系統(tǒng)成為極其簡約、固定而無需調(diào)整的“傻瓜”系統(tǒng)；第三、光子晶體光纖飛秒激光系統(tǒng)的光束完全被封閉在纖芯中，大大減小了周圍環(huán)境的影響，將飛秒激光器從超凈、恒溫和防震的高級實驗室中解放出來；第四、光子晶體光纖具有大的表面－體積比，散熱極好，可以做成高功率器件，光子晶體光纖飛秒激光放大系統(tǒng)的平均功率比鈦寶石飛秒激光高出2個數(shù)量級；第五、雙包層大纖芯光子晶體光纖在高功率情況下的單模運(yùn)轉(zhuǎn)和高的光束質(zhì)量（M2<1.1）是普通雙包層大功率光纖激光器所無法比擬的。綜上所述，以光子晶體光纖為代表的第三代飛秒激光的低廉的成本，能抗擊外部環(huán)境影響的封閉式結(jié)構(gòu)，無需繁瑣調(diào)試的集成化以及高功率高光束質(zhì)量等突出優(yōu)勢決定了其工作的穩(wěn)定性、可靠性、簡約性和普及性，從而將開創(chuàng)一個飛秒激光應(yīng)用普及的新時代，在眾多的基礎(chǔ)學(xué)科、高新技術(shù)、國防應(yīng)用以及大科學(xué)工程中發(fā)揮其不可代替的重要的獨特作用。

 

天津大學(xué)在國際上同步開展了光子晶體光纖飛秒激光技術(shù)。在國際上率先研制成功全光子晶體光纖飛秒激光放大系統(tǒng)，進(jìn)一步又成功實現(xiàn)了更高功率的多芯光子晶體光纖飛秒激光振蕩級和放大系統(tǒng)。在振蕩器中獲得了76飛秒的脈沖，在放大系統(tǒng)中獲得150兆瓦的峰值功率等世界領(lǐng)先水平的研究成果。在基礎(chǔ)研究的同時，將上述新型激光源實現(xiàn)了樣機(jī)化，滿足了國內(nèi)外十余家研究單位的應(yīng)用。2006年以來已經(jīng)發(fā)表論文近200篇，發(fā)表在Applied Physics Letters、Optics Letters、Optics Express等二區(qū)以上高水平論文40余篇，被SCI他引數(shù)百次。其中基于光子晶體光纖彎曲損耗的可調(diào)諧濾波器一文被國際評論性雜志Photonics Spectra評價為迄今為止最簡單的可調(diào)諧濾波器。兩篇論文成為封面文章，一篇入選2009年“中國百篇最具影響國際學(xué)術(shù)論文”。授權(quán)專利13項。2007年入選全國百篇優(yōu)秀博士論文1篇，2011年和2014年入選全國百篇優(yōu)秀博士論文提名獎2篇。全國光子晶體光纖飛秒激光技術(shù)于2008年入選中國高等學(xué)校十大科技進(jìn)展，并于2009年獲得教育部技術(shù)發(fā)明一等獎。在此基礎(chǔ)上開展了多個前沿領(lǐng)域的研究工作，在飛秒微納加工、高功率太赫茲時域光譜儀、生物光子學(xué)、遠(yuǎn)距離精密測距等方面取得了不俗的成績。在國際上首次實現(xiàn)利用飛秒激光控制細(xì)胞鈣通道。在Nature Photonics、Scientific Reports等頂級期刊發(fā)表多篇論文。