Gambaran Keseluruhan laser berdenyut

Gambaran Keseluruhanlaser berdenyut

Cara paling langsung untuk menjanalaserDenyut adalah dengan menambah modulator di bahagian luar laser berterusan. Kaedah ini boleh menghasilkan denyut pikosaat terpantas, walaupun mudah, tetapi tenaga cahaya yang dibazirkan 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 tren denyutan dan melepaskannya pada masa yang tepat. Empat teknik biasa yang digunakan untuk menjana denyutan melalui modulasi rongga laser ialah pensuisan gandaan, pensuisan-Q (pensuisan kerugian), pengosongan rongga dan penguncian mod.

Suis gandaan menghasilkan denyutan pendek dengan memodulasi kuasa pam. Contohnya, laser semikonduktor yang bertukar gandaan boleh menghasilkan denyutan dari beberapa nanosaat hingga seratus pikosaat melalui modulasi arus. Walaupun tenaga denyutan rendah, kaedah ini sangat fleksibel, seperti menyediakan frekuensi pengulangan boleh laras dan lebar denyutan. Pada tahun 2018, penyelidik di Universiti Tokyo melaporkan laser semikonduktor yang bertukar gandaan femtosaat, yang mewakili satu kejayaan dalam kesesakan teknikal selama 40 tahun.

Denyutan nanosaat yang kuat biasanya dijana oleh laser suis-Q, yang dipancarkan dalam beberapa perjalanan pergi balik dalam rongga, dan tenaga denyut berada dalam julat beberapa milijoule hingga beberapa joule, bergantung pada saiz sistem. Denyutan pikosaat dan femtosaat tenaga sederhana (biasanya di bawah 1 μJ) terutamanya dijana oleh laser berkunci mod. Terdapat satu atau lebih denyutan ultrapendek dalam resonator laser yang berkitar secara berterusan. Setiap denyutan intrakaviti menghantar denyutan melalui cermin gandingan output, dan frekuensi semula biasanya antara 10 MHz dan 100 GHz. Rajah di bawah menunjukkan femtosaat soliton lesap penyebaran normal sepenuhnya (ANDi).peranti laser gentian, yang kebanyakannya boleh dibina menggunakan komponen standard Thorlabs (gentian, kanta, pelekap dan jadual anjakan).

Teknik pengosongan rongga boleh digunakan untukLaser suis Quntuk mendapatkan denyutan yang lebih pendek dan laser berkunci mod bagi meningkatkan tenaga denyutan dengan frekuensi semula yang lebih rendah.

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

Penyebaran boleh mengakibatkan pelebaran denyut yang besar, tetapi boleh dimampatkan semula dengan penyebaran yang bertentangan. Gambar rajah berikut menunjukkan bagaimana pemampat denyut femtosaat Thorlabs mengimbangi penyebaran mikroskop.

Ketaklinearan secara amnya tidak menjejaskan lebar denyut secara langsung, tetapi ia meluaskan lebar jalur, menjadikan denyut lebih mudah terdedah kepada penyebaran semasa perambatan. Sebarang jenis gentian, termasuk media gandaan lain dengan lebar jalur terhad, boleh menjejaskan bentuk lebar jalur atau denyut ultra pendek, dan penurunan lebar jalur boleh menyebabkan pelebaran dari semasa ke semasa; Terdapat juga kes di mana lebar denyut denyut yang kuat berkicau menjadi lebih pendek apabila spektrum menjadi lebih sempit.