飞秒

标衡时间长短的一种计量单位

飞秒（femtosecond）也叫毫微微秒，简称fs，是标衡时间长短的一种计量单位。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）。即使是每秒飞行30万千米的真空中的光，在一飞秒内，也只能走300纳米。可见光的振荡周期为1.30到2.57飞秒。极短时间的激光脉冲称为飞秒激光，而极短时间的分子振动的检测为飞秒检测，极短时间的物理过程为飞秒物理，在各个科学领域，飞秒时间段正成为研究热点。

简介

用途

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。采用这种超强的短脉冲激光的飞秒检测特别可以应用于包括化学键断裂，新键形成，质子传递和电子转移，化合物异构化，分子解离，反应中间产物及最终产物的速度、角度和态分布，溶液中的化学反应以及溶剂的作用，分子中的振动和转动对化学反应的影响等。

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。

应用

高功率飞秒激光可以将大气击穿，从而制造放电通道，实现人工引雷。避免飞机、火箭、发电厂因天然雷击而造成的灾难性破坏。飞秒激光用于切割易碎的聚合物，不致改变其重要的生物化学特性。在汽车制造和重型设备加工中，利用飞秒激光可以更好地加工直喷发动机喷油嘴的阀座上的喷油孔，减少喷油孔加工时的孔径畸变，保证腔体内壁的平整度。

由于飞秒激光具有快速和高分辨率特性，它在病变早期诊断、医学成像和生物活体检测、外科医疗及超小型卫星的制造上都有其独特的优点和不可替代的作用。飞秒激光甚至可用于基因疗法，德国科学家用它在老鼠的细胞内进行试验，现已取得显著的成果。美国加州一家公司研制的飞秒激光视力矫正系统，现已完成了2万次手术，为患者带来了福音。有的科学家发现，利用超短脉冲激光能去掉牙的一小块，而不影响周围的物质。一种无痛、且可保护周围健康珐琅质的超短激光牙科术，正在人们的期望中出现。

特点

与机械性角膜板层刀相比，飞秒激光用于LASIK近视手术中制作角膜瓣，其最大的优势或特长是，它制作精确性非常高的角膜瓣厚度，其精确度(平均波动在：10～15um)是板层刀精确度(平均波动在30～45um)的3倍，而实际发生角膜瓣并发症的概率更是低数万倍。另外，用飞秒激光制作角膜瓣时所使用的吸引环的负压(约35mmHg)明显低于机械性角膜板层刀制作角膜瓣时的负压(约65mmHg)。因此，用飞秒激光来制作角膜瓣，可以大大提高准分子激光治疗近视的手术安全性，尤其对角膜偏薄、角膜曲率变异大、高度近视的病人来说是一大福音。

科研

2022年10月，中国科研团队在国际上首次实现了百公里级的自由空间高精度时间频率传递实验时间传递稳定度达到飞秒（千万亿分之一秒）量级，可满足最高精度光钟的时间传递要求。这项研究由中国科学技术大学潘建伟团队与上海技物所、新疆天文台等单位合作完成，相关成果论文在国际学术期刊《自然》杂志发表。

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