Bahagian laser ultrafast yang unik

UnikLaser UltrafastBahagian Satu

Sifat unik ultrafastlaser
Tempoh denyut ultra-pendek laser ultrafast memberikan sistem unik sistem ini yang membezakannya dari laser panjang denyutan atau gelombang berterusan (CW). Untuk menjana nadi pendek seperti itu, lebar jalur spektrum yang luas diperlukan. Bentuk nadi dan panjang gelombang pusat menentukan jalur lebar minimum yang diperlukan untuk menghasilkan denyutan tempoh tertentu. Biasanya, hubungan ini diterangkan dari segi produk jalur lebar (TBP), yang diperolehi dari prinsip ketidakpastian. TBP nadi Gaussian diberikan oleh formula berikut: TBPGAUSSIAN = Δτδν≈0.441
Δτ ialah tempoh nadi dan ΔV ialah jalur lebar frekuensi. Pada dasarnya, persamaan menunjukkan bahawa terdapat hubungan songsang antara jalur lebar spektrum dan tempoh nadi, yang bermaksud bahawa sebagai tempoh nadi berkurangan, jalur lebar yang diperlukan untuk menghasilkan kenaikan nadi. Rajah 1 menggambarkan jalur lebar minimum yang diperlukan untuk menyokong beberapa tempoh nadi yang berbeza.

Rajah 1: jalur lebar spektrum minimum diperlukan untuk menyokongPulsa laserdaripada 10 ps (hijau), 500 fs (biru), dan 50 fs (merah)

Cabaran teknikal laser ultrafast
Jalur lebar spektrum yang luas, kuasa puncak, dan tempoh nadi pendek laser ultrafast mesti diuruskan dengan betul dalam sistem anda. Sering kali, salah satu penyelesaian yang paling mudah untuk cabaran ini ialah output spektrum laser yang luas. Sekiranya anda telah menggunakan nadi yang lebih lama atau laser gelombang berterusan pada masa lalu, stok komponen optik anda yang sedia ada mungkin tidak dapat mencerminkan atau menghantar jalur lebar penuh denyutan ultrafast.

Ambang kerosakan laser
Optik Ultrafast juga mempunyai berbeza dan lebih sukar untuk menavigasi ambang kerosakan laser (LDT) berbanding dengan lebih banyak sumber laser konvensional. Apabila optik disediakan untukNanosecond berdenyut laser, Nilai LDT biasanya dalam urutan 5-10 J/cm2. Untuk optik ultrafast, nilai -nilai magnitud ini hampir tidak dapat didengar, kerana nilai LDT lebih cenderung berada pada urutan <1 J/cm2, biasanya lebih dekat dengan 0.3 J/cm2. Variasi ketara amplitud LDT di bawah tempoh nadi yang berbeza adalah hasil mekanisme kerosakan laser berdasarkan tempoh nadi. Untuk laser nanosekond atau lebih lamaLaser berdenyut, mekanisme utama yang menyebabkan kerosakan adalah pemanasan terma. Bahan salutan dan substrat dariPeranti optikmenyerap foton kejadian dan panaskannya. Ini boleh menyebabkan penyimpangan kisi kristal bahan. Pengembangan haba, retak, lebur dan ketegangan kekisi adalah mekanisme kerosakan terma biasa iniSumber laser.

Walau bagaimanapun, untuk laser ultrafast, tempoh nadi itu sendiri lebih cepat daripada skala masa pemindahan haba dari laser ke kisi bahan, jadi kesan haba bukanlah penyebab utama kerosakan yang disebabkan oleh laser. Sebaliknya, kuasa puncak laser ultrafast mengubah mekanisme kerosakan menjadi proses tak linear seperti penyerapan dan pengionan multi-foton. Inilah sebabnya tidak mungkin untuk hanya menyempitkan penarafan LDT nadi nanosecond kepada nadi ultrafast, kerana mekanisme fizikal kerosakan adalah berbeza. Oleh itu, di bawah keadaan penggunaan yang sama (contohnya, panjang gelombang, tempoh nadi, dan kadar pengulangan), peranti optik dengan penarafan LDT yang cukup tinggi akan menjadi peranti optik terbaik untuk aplikasi khusus anda. Optik yang diuji dalam keadaan yang berbeza tidak mewakili prestasi sebenar optik yang sama dalam sistem.

Rajah 1: Mekanisme kerosakan yang disebabkan oleh laser dengan tempoh nadi yang berbeza