Lejżer ultrafast uniku parti tnejn

Unikulaser ultraveloċiit-tieni parti

Dispersjoni u tixrid tal-polz: Dispersjoni ta 'dewmien tal-grupp
Waħda mill-aktar sfidi tekniċi diffiċli li ltaqgħu magħhom meta jintużaw lejżers ultraveloċi hija li żżomm it-tul tal-impulsi ultra-qosra li inizjalment maħruġa mill-laser. Il-polz ultraveloċi huma suxxettibbli ħafna għad-distorsjoni tal-ħin, li tagħmel il-polz itwal. Dan l-effett jiggrava hekk kif it-tul tal-polz inizjali jonqos. Filwaqt li lejżers ultraveloċi jistgħu jarmu impulsi b'tul ta '50 sekonda, jistgħu jiġu amplifikati fil-ħin bl-użu ta' mirja u lentijiet biex jittrasmettu l-polz fil-post fil-mira, jew saħansitra biss jittrasmettu l-polz permezz tal-arja.

Din id-distorsjoni tal-ħin hija kkwantifikata bl-użu ta 'miżura msejħa dispersjoni mdewma fil-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-laser ultrafart, iżda fil-prattika, ġeneralment ikun biżżejjed biss li jiġi eżaminat l-effett tal-GDD. GDD huwa valur dipendenti fuq il-frekwenza li huwa linearment proporzjonali għall-ħxuna ta 'materjal partikolari. Ottiċi tat-trażmissjoni bħal lenti, tieqa, u komponenti oġġettivi tipikament għandhom valuri GDD pożittivi, li jindika li ladarba l-impulsi kkompressati jistgħu jagħtu lill-ottiċi tat-trażmissjoni tul ta' żmien itwal minn dawk emessi minnsistemi tal-laser. Komponenti bi frekwenzi aktar baxxi (jiġifieri, wavelengths itwal) jinfirxu aktar malajr minn komponenti bi frekwenzi ogħla (jiġifieri wavelengths iqsar). Hekk kif il-polz jgħaddi minn aktar u aktar materja, il-wavelength fil-polz se jkompli 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 tal-ħin tal-polz.

Applikazzjonijiet tal-laser ultraveloċi
spettroskopija
Mill-miġja ta 'sorsi tal-laser ultraveloċi, l-ispettroskopija kienet waħda mill-oqsma ta' applikazzjoni ewlenin tagħhom. Billi jitnaqqas it-tul tal-polz 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 bħal vibrazzjoni molekulari, dissoċjazzjoni molekulari u trasferiment ta' enerġija fil-proteini fotosintetiċi.

bijoimmaġni
Lejżers ultraveloċi tal-ogħla qawwa jappoġġjaw proċessi mhux lineari u jtejbu r-riżoluzzjoni għall-immaġni bijoloġika, bħal mikroskopija multi-foton. F'sistema multi-fotoni, sabiex jiġi ġġenerat sinjal mhux lineari minn mezz 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 jfixklu l-istudji ta 'proċessi ta' foton wieħed. L-isfond tas-sinjal simplifikat huwa illustrat. Ir-reġjun ta 'eċċitazzjoni iżgħar tal-mikroskopju multifoton jipprevjeni wkoll il-fototossiċità u jimminimizza l-ħsara lill-kampjun.

Figura 1: Dijagramma eżempju ta 'mogħdija tar-raġġ f'esperiment ta' mikroskopju b'ħafna fotoni

Ipproċessar tal-materjal bil-lejżer
Sorsi tal-lejżer ultraveloċi rrivoluzzjonaw ukoll il-mikromagni tal-lejżer u l-ipproċessar tal-materjal minħabba l-mod uniku li l-impulsi ultrashort jinteraġixxu mal-materjali. Kif issemma qabel, meta tiddiskuti LDT, it-tul tal-polz ultraveloċi huwa aktar mgħaġġel mill-iskala tal-ħin tad-diffużjoni tas-sħana fil-kannizzata tal-materjal. Lejżers ultraveloċi jipproduċu żona affettwata mis-sħana ħafna iżgħar millilejżers pulsati nanosekondi, li jirriżulta f'telf ta 'inċiżjoni aktar baxx u makkinar aktar preċiż. Dan il-prinċipju huwa applikabbli wkoll għal applikazzjonijiet mediċi, fejn iż-żieda fil-preċiżjoni tal-qtugħ bil-laser ultrafart tgħin biex tnaqqas il-ħsara lit-tessut tal-madwar u ttejjeb l-esperjenza tal-pazjent waqt kirurġija bil-lejżer.

Impulsi attosecond: il-futur tal-lejżers ultraveloċi
Hekk kif ir-riċerka tkompli tavvanza lejżers ultraveloċi, qed jiġu żviluppati sorsi ta 'dawl ġodda u mtejba b'tul ta' żmien iqsar tal-polz. Biex jiksbu għarfien dwar proċessi fiżiċi aktar mgħaġġla, ħafna riċerkaturi qed jiffokaw fuq il-ġenerazzjoni ta 'impulsi attosecond - madwar 10-18 s fil-medda ta' wavelength ultravjola estrema (XUV). L-impulsi attosecond jippermettu l-intraċċar tal-moviment tal-elettroni u jtejbu l-fehim tagħna tal-istruttura elettronika u l-mekkanika kwantistika. Filwaqt li l-integrazzjoni tal-lasers XUV attosecond fi proċessi industrijali għad trid tagħmel progress sinifikanti, ir-riċerka u l-avvanzi kontinwi fil-qasam kważi ċertament se jimbuttaw din it-teknoloġija 'l barra mill-laboratorju u fil-manifattura, kif kien il-każ bil-femtosecond u l-picosecondsorsi tal-laser.