Lejżer ultrafast uniku parti waħda

Unikulaser ultraveloċil-ewwel parti

Proprjetajiet uniċi ta 'ultrafastlejżers
It-tul tal-polz ultra-qasir tal-lejżers ultraveloċi jagħti lil dawn is-sistemi proprjetajiet uniċi li jiddistingwuhom minn lejżers tal-polz twil jew tal-mewġ kontinwu (CW). Sabiex jiġi ġġenerat polz qasir bħal dan, hija meħtieġa bandwidth ta 'spettru wiesa'. Il-forma tal-polz u l-wavelength ċentrali jiddeterminaw il-bandwidth minimu meħtieġ biex jiġġeneraw impulsi ta 'tul partikolari. Tipikament, din ir-relazzjoni hija deskritta f'termini tal-prodott time-bandwidth (TBP), li huwa derivat mill-prinċipju tal-inċertezza. It-TBP tal-polz Gaussian huwa mogħti bil-formula li ġejja: TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ huwa t-tul tal-polz u Δv huwa l-wisa' tal-frekwenza tal-frekwenza. Essenzjalment, l-ekwazzjoni turi li hemm relazzjoni inversa bejn il-bandwidth tal-ispettru u t-tul tal-polz, li jfisser li hekk kif it-tul tal-polz jonqos, il-bandwidth meħtieġ biex jiġġenera dak il-polz jiżdied. Il-Figura 1 turi l-bandwidth minimu meħtieġ biex isostni diversi tul ta' żmien tal-polz differenti.

Figura 1: Faxxa tal-frekwenza spettrali minima meħtieġa biex tappoġġjaimpulsi tal-laserta' 10 ps (aħdar), 500 fs (blu), u 50 fs (aħmar)

L-isfidi tekniċi tal-lejżers ultraveloċi
Il-bandwidth spettrali wiesa ', l-ogħla qawwa, u t-tul tal-polz qasir tal-lasers ultraveloċi għandhom jiġu ġestiti kif suppost fis-sistema tiegħek. Ħafna drabi, waħda mill-aktar soluzzjonijiet sempliċi għal dawn l-isfidi hija l-output ta 'spettru wiesa' tal-lejżers. Jekk użajt primarjament lejżers tal-polz itwal jew tal-mewġ kontinwu fil-passat, l-istokk eżistenti tiegħek ta 'komponenti ottiċi jista' ma jkunx kapaċi jirrifletti jew jittrasmetti l-bandwidth sħiħ tal-impulsi ultraveloċi.

Limitu tal-ħsara tal-lejżer
L-ottiki ultraveloċi għandhom ukoll limiti ta 'ħsara tal-lejżer (LDT) differenti b'mod sinifikanti u aktar diffiċli biex jinnavigaw meta mqabbla ma' sorsi tal-lejżer aktar konvenzjonali. Meta l-ottika tkun ipprovdutalejżers pulsati nanosekondi, Il-valuri LDT huma ġeneralment fl-ordni ta '5-10 J/cm2. Għal ottiċi ultraveloċi, valuri ta 'dan il-kobor huma prattikament mhux mismugħa, peress li l-valuri LDT huma aktar probabbli li jkunu ta' l-ordni ta '<1 J/cm2, ġeneralment eqreb għal 0.3 J/cm2. Il-varjazzjoni sinifikanti ta 'amplitudni LDT taħt tul ta' żmien ta 'polz differenti hija r-riżultat ta' mekkaniżmu ta 'ħsara tal-lejżer ibbażat fuq tul ta' żmien tal-polz. Għal lejżers nanosekondi jew itwallejżers pulsati, il-mekkaniżmu ewlieni li jikkawża ħsara huwa t-tisħin termali. Il-kisi u l-materjali tas-sottostrat tal-apparat ottikujassorbi l-fotoni inċidentali u saħħanhom. Dan jista 'jwassal għal distorsjoni tal-kannizzata tal-kristall tal-materjal. L-espansjoni termali, il-qsim, it-tidwib u r-razza tal-kannizzata huma l-mekkaniżmi komuni ta 'ħsara termali ta' dawnsorsi tal-laser.

Madankollu, għal lejżers ultraveloċi, it-tul tal-polz innifsu huwa aktar mgħaġġel mill-iskala tal-ħin tat-trasferiment tas-sħana mill-lejżer sal-kannizzata materjali, għalhekk l-effett termali mhuwiex il-kawża ewlenija ta 'ħsara kkawżata mill-lejżer. Minflok, l-ogħla qawwa tal-laser ultraveloċi tittrasforma l-mekkaniżmu tal-ħsara fi proċessi mhux lineari bħal assorbiment multi-foton u jonizzazzjoni. Din hija r-raġuni għaliex mhux possibbli li sempliċement tnaqqas il-klassifikazzjoni LDT ta 'polz nanosekondi għal dik ta' polz ultraveloċi, minħabba li l-mekkaniżmu fiżiku tal-ħsara huwa differenti. Għalhekk, taħt l-istess kundizzjonijiet ta 'użu (eż., wavelength, tul ta' żmien tal-polz, u rata ta 'ripetizzjoni), apparat ottiku bi klassifikazzjoni LDT għolja biżżejjed se jkun l-aħjar apparat ottiku għall-applikazzjoni speċifika tiegħek. L-ottiki ttestjati taħt kundizzjonijiet differenti mhumiex rappreżentattivi tal-prestazzjoni attwali tal-istess ottika fis-sistema.

Figura 1: Mekkaniżmi ta 'ħsara kkaġunata bil-lejżer b'tul ta' żmien differenti tal-polz