人類誕生以來，自古至今人類一直與時(shí)間這一最基本概念聯(lián)系在一起。對(duì)于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的描述，秒級(jí)的時(shí)間精度已經(jīng)可以了。描述微觀世界快速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間精度需要毫秒(10-3秒)、微秒(10-6秒)、納秒(10-9秒)、皮秒(10-12秒)和飛秒(10-15秒)，與此相應(yīng)發(fā)展起來的電子技術(shù)也先后可以產(chǎn)生毫秒、微秒、納秒和皮秒的電脈沖，用以研究物理、化學(xué)中電子運(yùn)動(dòng)的快速過程。單靠電子技術(shù)無法產(chǎn)生飛秒脈沖。上世紀(jì)六十年代誕生的激光技術(shù)為產(chǎn)生皮秒和飛秒光脈沖提供了一個(gè)新的技術(shù)手段。利用激光的鎖模技術(shù)，先在上世紀(jì)七十年代實(shí)現(xiàn)了皮秒脈沖激光的運(yùn)轉(zhuǎn)，繼而又于1981年實(shí)現(xiàn)了飛秒脈沖激光的運(yùn)轉(zhuǎn)。至此，人類開始進(jìn)入了一個(gè)嶄新的飛秒時(shí)代。
以染料激光為代表的第1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，使人類第1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)受周圍環(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?、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、恒溫和防震實(shí)驗(yàn)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(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(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、先進(jìn)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。
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。
