Laser Ultravel

UnikuLaser UltrafastIt-Tieni Parti

Dispersjoni u tixrid tal-polz: Tferrix tad-dewmien tal-grupp
Waħda mill-aktar sfidi tekniċi diffiċli li tiltaqa 'magħhom meta jintużaw lejżers ultravelji hija li żżomm it-tul tal-impulsi ultra-short inizjalment emessi mill -Laser- Impulsi ultraveloċi huma suxxettibbli ħafna għal tgħawwiġ tal-ħin, u dan jagħmel il-legumi itwal. Dan l-effett imur għall-agħar hekk kif it-tul tal-polz inizjali jitqassar. Filwaqt li l-lejżers ultraveloċi jistgħu jarmu impulsi b'tul ta '50 sekonda, jistgħu jiġu amplifikati fil-ħin billi jużaw mirja u lentijiet biex jittrasmettu l-polz lejn il-post fil-mira, jew saħansitra jittrasmettu l-polz fl-arja.

Din id-distorsjoni tal-ħin hija kwantifikata bl-użu ta 'miżura msejħa dispersjoni mdewwma tal-grupp (GDD), magħrufa wkoll bħala dispersjoni tat-tieni ordni. Fil-fatt, hemm ukoll termini ta 'dispersjoni ta' ordni ogħla li jistgħu jaffettwaw id-distribuzzjoni tal-ħin ta 'impulsi ultrafart-laser, iżda fil-prattika, ġeneralment huwa biżżejjed biss biex teżamina l-effett tal-GDD. GDD huwa valur li jiddependi mill-frekwenza li huwa lineari proporzjonali għall-ħxuna ta 'materjal partikolari. Ottika ta 'trasmissjoni bħal lenti, tieqa, u komponenti oġġettivi tipikament ikollhom valuri pożittivi ta' GDD, li jindikaw li ladarba l-impulsi kkompressati jistgħu jagħtu lill-ottika ta 'trasmissjoni tul ta' polz itwal minn dawkSistemi tal-lejżer- Komponenti bi frekwenzi aktar baxxi (jiġifieri, tul ta 'mewġ itwal) jinfirxu aktar malajr minn komponenti bi frekwenzi ogħla (jiġifieri, tulijiet ta' mewġ iqsar). Hekk kif il-polz jgħaddi minn aktar u aktar materja, it-tul ta 'mewġa fil-polz se jkompli jestendi aktar u aktar fil-ħin. Għal tul ta 'tul iqsar tal-polz, u għalhekk wisa' tal-frekwenza usa ', dan l-effett huwa aktar esaġerat u jista' jirriżulta f'distorsjoni sinifikanti fil-ħin tal-polz.

Applikazzjonijiet bil-lejżer ultraffasti
spettroskopija
Mill-miġja ta 'sorsi tal-lejżer ultraveloċi, l-ispettroskopija kienet waħda mill-oqsma ta' applikazzjoni ewlenin tagħhom. Billi tnaqqas it-tul tal-polz għal femtosekondi jew saħansitra attosekondi, proċessi dinamiċi fil-fiżika, il-kimika u l-bijoloġija li kienu storikament impossibbli li jiġu osservati issa jistgħu jinkisbu. Wieħed mill-proċessi ewlenin huwa l-moviment atomiku, u l-osservazzjoni tal-moviment atomiku tejbet il-fehim xjentifiku ta 'proċessi fundamentali bħal vibrazzjoni molekulari, dissoċjazzjoni molekulari u trasferiment ta' enerġija fi proteini fotosintetiċi.

Bioimaging
L-ogħla lejżers ultra-poter jappoġġjaw proċessi mhux lineari u jtejbu r-riżoluzzjoni għall-immaġini bijoloġiċi, bħal mikroskopija multi-foton. F'sistema multi-foton, sabiex tiġġenera sinjal mhux lineari minn medju bijoloġiku jew mira fluworexxenti, żewġ fotoni għandhom jikkoinċidu fl-ispazju u fil-ħin. Dan il-mekkaniżmu mhux lineari jtejjeb ir-riżoluzzjoni tal-immaġini billi jnaqqas b'mod sinifikanti s-sinjali tal-fluworexxenza fl-isfond li l-istudji tal-pesta ta 'proċessi ta' fotoni singoli. L-isfond tas-sinjal simplifikat huwa illustrat. Ir-reġjun iżgħar ta 'eċċitazzjoni tal-mikroskopju multiphotoni jipprevjeni wkoll il-fototossiċità u jimminimizza l-ħsara fil-kampjun.

Figura 1: Eżempju dijagramma ta 'passaġġ tar-raġġ f'esperiment ta' mikroskopju multi-fotoni

Proċessar tal-materjal bil-lejżer
Sorsi tal-lejżer ultraveloċi rrevoluzzjonaw ukoll il-mikromachining bil-lejżer u l-ipproċessar tal-materjal minħabba l-mod uniku li l-impulsi ultrashort jinteraġixxu mal-materjali. Kif imsemmi qabel, meta jiġi diskuss LDT, it-tul tal-polz ultraveloċi huwa aktar mgħaġġel mill-iskala tal-ħin tad-diffużjoni tas-sħana fil-kannizzata tal-materjal. Lejżers ultraveljar jipproduċu żona ferm iżgħar mis-sħana minnLejżers pulsati tan-nanosekonda, li tirriżulta f'telf ta 'inċiżjoni aktar baxx u magni aktar preċiżi. Dan il-prinċipju huwa applikabbli wkoll għal applikazzjonijiet mediċi, fejn il-preċiżjoni miżjuda ta 'qtugħ tal-lejżer ultrafart tgħin biex tnaqqas il-ħsara fit-tessut tal-madwar u ttejjeb l-esperjenza tal-pazjent waqt il-kirurġija bil-lejżer.

Attosecond Pulses: The Future of UltraFast Lasers
Hekk kif ir-riċerka tkompli tavvanza lejżers ultraveloċi, qed jiġu żviluppati sorsi ta 'dawl ġodda u mtejba b'tul ta' polz iqsar. Sabiex tinkiseb għarfien dwar proċessi fiżiċi aktar mgħaġġla, ħafna riċerkaturi qed jiffokaw fuq il-ġenerazzjoni ta 'impulsi attosekondi - madwar 10-18 s fil-firxa estrema ta' mewġ ultravjola (XUV). Pulses attosekondi jippermettu l-intraċċar tal-moviment tal-elettroni u ntejbu l-għarfien tagħna tal-istruttura elettronika u l-mekkanika kwantistika. Filwaqt li l-integrazzjoni tal-lejżers attosekondi XUV fi proċessi industrijali għad trid tagħmel progress sinifikanti, ir-riċerka kontinwa u l-avvanzi fil-qasam kważi ċertament se jimbuttaw din it-teknoloġija mil-laboratorju u fil-manifattura, kif kien il-każ ma 'femtosecond u picosecondSorsi tal-lejżer.