Gambaran keseluruhan laser berdenyut

Gambaran keseluruhanLaser berdenyut

Cara paling langsung untuk menjanalaserPulses adalah untuk menambah modulator ke luar laser berterusan. Kaedah ini boleh menghasilkan denyutan picosecond terpantas, walaupun mudah, tetapi tenaga cahaya sisa dan kuasa puncak tidak dapat melebihi kuasa cahaya yang berterusan. Oleh itu, cara yang lebih berkesan untuk menjana denyutan laser adalah untuk memodulasi rongga laser, menyimpan tenaga pada waktu lapang kereta nadi dan melepaskannya pada waktu. Empat teknik biasa yang digunakan untuk menjana denyutan melalui modulasi rongga laser adalah beralih, switching Q (beralih kerugian), pengosongan rongga, dan penguncian mod.

Suis keuntungan menghasilkan denyutan pendek dengan memodulasi kuasa pam. Sebagai contoh, laser-laser beralih semikonduktor boleh menghasilkan denyutan dari beberapa nanodekonda hingga seratus picoseconds dengan modulasi semasa. Walaupun tenaga nadi rendah, kaedah ini sangat fleksibel, seperti menyediakan kekerapan pengulangan dan lebar nadi yang boleh laras. Pada tahun 2018, penyelidik di University of Tokyo melaporkan laser semikonduktor yang ditukar dengan femtosecond, yang mewakili kejayaan dalam kesesakan teknikal selama 40 tahun.

Denyutan nanosecond yang kuat biasanya dihasilkan oleh laser Q-switched, yang dipancarkan dalam beberapa perjalanan bulat di rongga, dan tenaga nadi berada dalam julat beberapa millijoules untuk beberapa joules, bergantung kepada saiz sistem. Tenaga sederhana (umumnya di bawah 1 μJ) picosecond dan denyutan femtosecond terutamanya dihasilkan oleh laser terkunci mod. Terdapat satu atau lebih pulsa ultrashort dalam resonator laser yang kitaran secara berterusan. Setiap denyutan intrakaviti menghantar nadi melalui cermin gandingan output, dan pengubahsuaian biasanya antara 10 MHz dan 100 GHz. Angka di bawah menunjukkan penyebaran normal (ANDI) dissipative soliton femtosecondperanti laser serat, kebanyakannya boleh dibina menggunakan komponen standard ThorLabs (serat, kanta, mount dan jadual anjakan).

Teknik pengosongan rongga boleh digunakan untukQ-switched laserUntuk mendapatkan pulsa yang lebih pendek dan laser terkunci mod untuk meningkatkan tenaga nadi dengan pengubahsuaian yang lebih rendah.

Domain masa dan domain frekuensi
Bentuk linear nadi dengan masa umumnya agak mudah dan boleh dinyatakan oleh fungsi Gaussian dan Sech². Masa denyut (juga dikenali sebagai lebar nadi) yang paling biasa dinyatakan oleh nilai separuh ketinggian (FWHM), iaitu lebar di mana kuasa optik sekurang-kurangnya separuh kuasa puncak; Laser Q-switched menghasilkan denyutan pendek nanosecond melalui
Laser terkunci mod menghasilkan denyutan ultra-pendek (USP) dalam urutan puluhan picoseconds kepada femtoseconds. Elektronik berkelajuan tinggi hanya boleh mengukur sehingga puluhan picoseconds, dan denyutan yang lebih pendek hanya boleh diukur dengan teknologi optik semata-mata seperti autokorelator, katak dan labah-labah. Walaupun nanosecond atau denyutan yang lebih lama tidak mengubah lebar nadi mereka ketika mereka melakukan perjalanan, walaupun dalam jarak jauh, denyutan ultra-pendek boleh dipengaruhi oleh pelbagai faktor:

Penyebaran boleh mengakibatkan peluasan nadi yang besar, tetapi boleh dikitar semula dengan penyebaran yang bertentangan. Rajah berikut menunjukkan bagaimana pemampat nadi femtosecond Thorlabs mengimbangi penyebaran mikroskop.

Nonlinearity umumnya tidak secara langsung menjejaskan lebar nadi, tetapi ia meluaskan jalur lebar, menjadikan nadi lebih mudah terdedah kepada penyebaran semasa penyebaran. Mana-mana jenis serat, termasuk media keuntungan lain dengan jalur lebar terhad, boleh menjejaskan bentuk lebar jalur atau denyutan ultra-pendek, dan penurunan jalur lebar boleh menyebabkan pelebaran dalam masa; Terdapat juga kes -kes di mana lebar nadi denyutan yang kuat menjadi lebih pendek apabila spektrum menjadi lebih sempit.