Gambaran keseluruhan laser berdenyut

Gambaran keseluruhan tentanglaser berdenyut

Cara paling langsung untuk menjanalaserdenyutan adalah untuk menambah modulator ke bahagian luar laser berterusan. Kaedah ini boleh menghasilkan nadi picosecond terpantas, walaupun mudah, tetapi membazirkan tenaga cahaya dan kuasa puncak tidak boleh melebihi kuasa cahaya berterusan. Oleh itu, cara yang lebih cekap untuk menjana denyutan laser adalah dengan memodulasi dalam rongga laser, menyimpan tenaga pada masa luar kereta nadi dan melepaskannya pada masa yang ditetapkan. Empat teknik biasa yang digunakan untuk menjana denyutan melalui modulasi rongga laser ialah pensuisan perolehan, pensuisan Q (pensuisan kerugian), pengosongan rongga, dan penguncian mod.

Suis keuntungan menjana denyutan pendek dengan memodulasi kuasa pam. Sebagai contoh, laser pensuis keuntungan semikonduktor boleh menjana denyutan daripada beberapa nanosaat hingga seratus picosaat dengan modulasi semasa. Walaupun tenaga nadi rendah, kaedah ini sangat fleksibel, seperti menyediakan kekerapan ulangan boleh laras dan lebar nadi. Pada tahun 2018, penyelidik di Universiti Tokyo melaporkan laser semikonduktor ditukar keuntungan femtosaat, mewakili kejayaan dalam kesesakan teknikal selama 40 tahun.

Denyutan nanosaat yang kuat secara amnya dijana oleh laser Q-switched, yang dipancarkan dalam beberapa perjalanan pergi dan balik dalam rongga, dan tenaga nadi berada dalam julat beberapa milijoule hingga beberapa joule, bergantung pada saiz sistem. Tenaga sederhana (biasanya di bawah 1 μJ) denyutan picosaat dan femtosaat dijana terutamanya oleh laser terkunci mod. Terdapat satu atau lebih denyutan ultrashort dalam resonator laser yang berkitar secara berterusan. Setiap nadi dalam rongga memancarkan nadi melalui cermin gandingan keluaran, dan refrekuensi biasanya antara 10 MHz dan 100 GHz. Rajah di bawah menunjukkan serakan normal sepenuhnya (ANDi) soliton femtosaat dissipativeperanti laser gentian, yang kebanyakannya boleh dibina menggunakan komponen standard Thorlabs (gentian, kanta, lekap dan jadual anjakan).

Teknik mengosongkan rongga boleh digunakan untukLaser Q-switcheduntuk mendapatkan denyutan yang lebih pendek dan laser terkunci mod untuk meningkatkan tenaga nadi dengan refrekuensi yang lebih rendah.

Denyut domain masa dan domain frekuensi
Bentuk linear nadi dengan masa umumnya agak mudah dan boleh dinyatakan dengan fungsi Gaussian dan sech². Masa nadi (juga dikenali sebagai lebar nadi) paling biasa dinyatakan dengan nilai lebar separuh ketinggian (FWHM), iaitu lebar yang merentas kuasa optik sekurang-kurangnya separuh daripada kuasa puncak; Laser Q-switched menjana nadi pendek nanosaat melalui
Laser berkunci mod menghasilkan denyutan ultra-pendek (USP) dalam urutan berpuluh-puluh picosaat hingga femtosaat. Elektronik berkelajuan tinggi hanya boleh mengukur sehingga puluhan picosaat, dan denyutan yang lebih pendek hanya boleh diukur dengan teknologi optik semata-mata seperti autokorelator, FROG dan SPIDER. Walaupun nadi nanosaat atau lebih panjang hampir tidak mengubah lebar nadi semasa ia bergerak, walaupun dalam jarak jauh, denyutan ultra pendek boleh dipengaruhi oleh pelbagai faktor:

Penyerakan boleh mengakibatkan pembesaran nadi yang besar, tetapi boleh dimampatkan semula dengan penyebaran yang bertentangan. Rajah berikut menunjukkan bagaimana pemampat denyut femtosecond Thorlabs mengimbangi penyebaran mikroskop.

Ketaklinieran secara amnya tidak menjejaskan lebar nadi secara langsung, tetapi ia meluaskan lebar jalur, menjadikan nadi lebih mudah terdedah kepada penyebaran semasa penyebaran. Sebarang jenis gentian, termasuk media perolehan lain dengan lebar jalur terhad, boleh menjejaskan bentuk lebar jalur atau nadi ultra-pendek, dan penurunan lebar jalur boleh membawa kepada pelebaran masa; Terdapat juga kes di mana lebar nadi nadi berkicau kuat menjadi lebih pendek apabila spektrum menjadi lebih sempit.