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就是那道光─淺談超快光學 (黃承彬老師)

       光,不已經是我們生存的宇宙中,速度最快的嗎!?
       那,甚麼叫『超快光學』?

       ………..難道,還有比光更快的另一種光!?
       又,若真有超快光學,難不成……還有所謂的『超慢光學』?

       超快光學(ultrafast optics)是一個近年來備受矚目的前瞻研究領域之一 。其研究重點在於產生時間上極短的脈衝。這些超短脈衝的寬度從早期的皮秒(10-12 s)範圍,逐漸降低至數飛秒(10-15 s),並且一直被縮減到近兩三年的幾十個埃秒(10-18 s)。這些超短脈衝是人為所能造成的時間上最短的開關,可以用作於探測原子、分子、生物以及半導體系統中的動態 。

       從能量守恆的角度來說,超短光脈衝的形成,等同於將一固定的能量,在一個極短極短的時間內釋放出來。打個比方,超短脈衝就好比一個時間上磨成的繡花針,扎起來比鐵杵痛得多。因此雖然光的平均功率可能很低,但是卻能夠達到極為驚人的瞬時功率。這個特性被廣泛地應用在非線性光學、雷射切割、近視手術 、甚至是美容手術上。更好玩的是,如右圖所示,透過脈衝塑形(pulse shaping) ,我們甚至可以任意的改變這些超短脈衝的長相!!

想知道如超快光學的原理、及最新最酷的應用嗎?歡迎您聯絡清大電機系!

  • Andrew Weiner, Ultrafast Optics. Hoboken, NJ: Wiley, 2009.
  • (a) 超短脈衝示意圖。(b) 短脈衝可提供極高瞬時功率。
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