Unikulejżer ultraveloċiit-tieni parti
Tixrid u tixrid tal-impulsi: Tixrid tad-dewmien tal-grupp
Waħda mill-aktar sfidi tekniċi diffiċli li wieħed jiltaqa' magħhom meta juża lejżers ultraveloċi hija li jżomm it-tul tal-impulsi ultra-qosra li jiġu emessi inizjalment mill-lejżerL-impulsi ultraveloċi huma suxxettibbli ħafna għad-distorsjoni fil-ħin, li tagħmel l-impulsi itwal. Dan l-effett jiggrava hekk kif it-tul tal-impuls inizjali jiqsar. Filwaqt li l-lejżers ultraveloċi jistgħu jarmu impulsi b'tul ta' 50 sekonda, jistgħu jiġu amplifikati fil-ħin billi jintużaw mirja u lentijiet biex jittrażmettu l-impuls lejn il-post fil-mira, jew saħansitra sempliċement jittrażmettu l-impuls permezz tal-arja.
Din id-distorsjoni tal-ħin hija kwantifikata bl-użu ta' kejl imsejjaħ dispersjoni mdewma mill-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 tal-impulsi tal-lejżer ultrafart, iżda fil-prattika, ġeneralment ikun biżżejjed li jiġi eżaminat biss l-effett tal-GDD. Il-GDD huwa valur dipendenti fuq il-frekwenza li huwa linearment proporzjonali għall-ħxuna ta' materjal partikolari. L-ottika tat-trażmissjoni bħal lenti, tieqa, u komponenti oġġettivi tipikament ikollhom valuri GDD pożittivi, li jindika li ladarba l-impulsi jiġu kkompressati jistgħu jagħtu lill-ottika tat-trażmissjoni tul ta' impuls itwal minn dawk emessi minnsistemi tal-lejżerKomponenti bi frekwenzi aktar baxxi (jiġifieri, wavelengths itwal) jippropagaw aktar malajr minn komponenti bi frekwenzi ogħla (jiġifieri, wavelengths iqsar). Hekk kif il-polz jgħaddi minn aktar u aktar materja, il-wavelength fil-polz ikompli jestendi aktar u aktar fiż-żmien. Għal tul ta' żmien iqsar tal-polz, u għalhekk bandwidths usa', dan l-effett huwa aktar esaġerat u jista' jirriżulta f'distorsjoni sinifikanti fil-ħin tal-polz.
Applikazzjonijiet tal-lejżer ultraveloċi
spettroskopija
Minn mindu bdew jidhru s-sorsi tal-lejżer ultraveloċi, l-ispettroskopija kienet waħda mill-oqsma ewlenin ta' applikazzjoni tagħhom. Billi tnaqqas it-tul tal-impuls għal femtosekondi jew saħansitra attosekondi, issa jistgħu jinkisbu proċessi dinamiċi fil-fiżika, il-kimika u l-bijoloġija li storikament kienu impossibbli li jiġu osservati. Wieħed mill-proċessi ewlenin huwa l-moviment atomiku, u l-osservazzjoni tal-moviment atomiku tejbet il-fehim xjentifiku ta' proċessi fundamentali bħall-vibrazzjoni molekulari, id-dissoċjazzjoni molekulari u t-trasferiment tal-enerġija fil-proteini fotosintetiċi.
bijoimmaġini
Lejżers ultraveloċi b'qawwa massima jappoġġjaw proċessi mhux lineari u jtejbu r-riżoluzzjoni għall-immaġini bijoloġiċi, bħal mikroskopija b'ħafna fotoni. F'sistema b'ħafna fotoni, sabiex jiġi ġġenerat sinjal mhux lineari minn mezz bijoloġiku jew mira fluworexxenti, żewġ fotoni jridu 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 huma ta' ħsara għall-istudji tal-proċessi b'foton wieħed. L-isfond simplifikat tas-sinjal huwa illustrat. Ir-reġjun ta' eċċitazzjoni iżgħar tal-mikroskopju b'ħafna fotoni jipprevjeni wkoll il-fototossiċità u jimminimizza l-ħsara lill-kampjun.
Figura 1: Dijagramma ta' eżempju ta' mogħdija ta' raġġ f'esperiment ta' mikroskopju b'ħafna fotoni
Ipproċessar ta' materjal bil-lejżer
Sorsi tal-lejżer ultraveloċi rrivoluzzjonaw ukoll il-mikromakkinar bil-lejżer u l-ipproċessar tal-materjali minħabba l-mod uniku kif il-pulsijiet ultraqosra jinteraġixxu mal-materjali. Kif imsemmi qabel, meta niddiskutu l-LDT, it-tul tal-pulsazzjoni ultraveloċi huwa aktar mgħaġġel mill-iskala tal-ħin tad-diffużjoni tas-sħana fil-kannizzata tal-materjal. Il-lejżers ultraveloċi jipproduċu żona affettwata mis-sħana ħafna iżgħar minnlejżers pulsati tan-nanosekondi, li jirriżulta f'telf aktar baxx ta' inċiżjoni u makkinar aktar preċiż. Dan il-prinċipju huwa applikabbli wkoll għal applikazzjonijiet mediċi, fejn il-preċiżjoni akbar tat-tqattigħ bil-lejżer ultrafart tgħin biex tnaqqas il-ħsara lit-tessut tal-madwar u ttejjeb l-esperjenza tal-pazjent waqt il-kirurġija bil-lejżer.
Impulsi tal-attosekondi: il-futur tal-lejżers ultraveloċi
Hekk kif ir-riċerka tkompli tavvanza l-lejżers ultraveloċi, qed jiġu żviluppati sorsi tad-dawl ġodda u mtejba b'tul ta' pulsazzjoni iqsar. Biex jinkiseb għarfien dwar proċessi fiżiċi aktar mgħaġġla, ħafna riċerkaturi qed jiffokaw fuq il-ġenerazzjoni ta' pulsazzjonijiet tal-attosekondi – madwar 10-18 s fil-medda tal-wavelength ultravjola estrema (XUV). Il-pulsjonijiet tal-attosekondi jippermettu t-traċċar tal-moviment tal-elettroni u jtejbu l-fehim tagħna tal-istruttura elettronika u l-mekkanika kwantistika. Filwaqt li l-integrazzjoni tal-lejżers tal-attosekondi XUV fil-proċessi industrijali għad trid tagħmel progress sinifikanti, ir-riċerka u l-avvanzi li għaddejjin fil-qasam kważi ċertament se jimbuttaw din it-teknoloġija 'l barra mil-laboratorju u fil-manifattura, kif kien il-każ bil-femtosekondi u l-picosekondi.sorsi tal-lejżer.
Ħin tal-posta: 25 ta' Ġunju 2024