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(gè)前所未有的超快時(shí)代，使人類(lèi)第一次在微觀世界中進(jìn)入到飛秒時(shí)代，從而推動(dòng)了物理、化學(xué)等學(xué)科的超快動(dòng)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(dòng)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?chē)h(huán)境影響極大，整個(gè)系統(tǒng)不得不安置于超凈、防震、恒溫的特定實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、高功率、可集成等一系列優(yōu)點(diǎn)，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(dú)有的特點(diǎn)克服了第二代飛秒激光器的上述缺陷，即將成為相對(duì)完美的第三代飛秒激光。這是因?yàn)椋谝?、光子晶體光纖激光可以由半導(dǎo)體激光器直接泵浦實(shí)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(jiǎn)約、固定而無(wú)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?chē)h(huán)境的影響，將飛秒激光器從超凈、恒溫和防震的高級(jí)實(shí)驗(yàn)室中解放出來(lái)；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(gè)數(shù)量級(jí)；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(wú)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(wú)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(shì)決定了其工作的穩(wěn)定性、可靠性、簡(jiǎn)約性和普及性，從而將開(kāi)創(chuàng)一個(gè)飛秒激光應(yīng)用普及的新時(shí)代，在眾多的基礎(chǔ)學(xué)科、高新技術(shù)、國(guó)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(dú)特作用。

 

天津大學(xué)在國(guó)際上同步開(kāi)展了光子晶體光纖飛秒激光技術(shù)。在國(guó)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(shí)現(xiàn)了更高功率的多芯光子晶體光纖飛秒激光振蕩級(jí)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(shí)，將上述新型激光源實(shí)現(xiàn)了樣機(jī)化，滿足了國(guó)內(nèi)外十余家研究單位的應(yīng)用。2006年以來(lái)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(guó)際評(píng)論性雜志Photonics Spectra評(píng)價(jià)為迄今為止最簡(jiǎn)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(guó)百篇最具影響國(guó)際學(xué)術(shù)論文”。授權(quán)專(zhuān)利13項(xiàng)。2007年入選全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文1篇，2011年和2014年入選全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文提名獎(jiǎng)2篇。全國(guó)光子晶體光纖飛秒激光技術(shù)于2008年入選中國(guó)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(jiǎng)。在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了多個(gè)前沿領(lǐng)域的研究工作，在飛秒微納加工、高功率太赫茲時(shí)域光譜儀、生物光子學(xué)、遠(yuǎn)距離精密測(cè)距等方面取得了不俗的成績(jī)。在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)利用飛秒激光控制細(xì)胞鈣通道。在Nature Photonics、Scientific Reports等頂級(jí)期刊發(fā)表多篇論文。