Uniklaser ultra pantasbahagian satu
Ciri-ciri unik ultrafastlaser
Tempoh denyut ultra pendek laser ultra pantas memberikan sistem ini sifat unik yang membezakannya daripada laser denyut panjang atau gelombang berterusan (CW). Untuk menjana denyutan pendek sedemikian, lebar jalur spektrum yang luas diperlukan. Bentuk denyutan dan panjang gelombang pusat menentukan lebar jalur minimum yang diperlukan untuk menjana denyutan bagi tempoh tertentu. Biasanya, hubungan ini diterangkan dari segi hasil darab lebar jalur masa (TBP), yang diperoleh daripada prinsip ketidakpastian. TBP denyutan Gaussian diberikan oleh formula berikut: TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ ialah tempoh denyutan dan Δv ialah lebar jalur frekuensi. Pada dasarnya, persamaan menunjukkan bahawa terdapat hubungan songsang antara lebar jalur spektrum dan tempoh denyutan, bermakna apabila tempoh denyutan berkurangan, lebar jalur yang diperlukan untuk menjana denyutan tersebut meningkat. Rajah 1 menggambarkan lebar jalur minimum yang diperlukan untuk menyokong beberapa tempoh denyutan yang berbeza.
Rajah 1: Lebar jalur spektrum minimum yang diperlukan untuk menyokongdenyutan laserdaripada 10 ps (hijau), 500 fs (biru), dan 50 fs (merah)
Cabaran teknikal laser ultra pantas
Lebar jalur spektrum yang luas, kuasa puncak dan tempoh denyutan pendek laser ultrapantas mesti diuruskan dengan betul dalam sistem anda. Selalunya, salah satu penyelesaian paling mudah untuk cabaran ini ialah output spektrum luas laser. Jika anda pernah menggunakan laser denyutan yang lebih panjang atau gelombang berterusan pada masa lalu, stok komponen optik sedia ada anda mungkin tidak dapat memantulkan atau menghantar lebar jalur penuh denyutan ultrapantas.
Ambang kerosakan laser
Optik ultra pantas juga mempunyai ambang kerosakan laser (LDT) yang jauh berbeza dan lebih sukar untuk dinavigasi berbanding sumber laser yang lebih konvensional. Apabila optik disediakan untuklaser berdenyut nanosaat, nilai LDT biasanya dalam lingkungan 5-10 J/cm2. Bagi optik ultra pantas, nilai magnitud ini hampir tidak pernah didengari, kerana nilai LDT lebih cenderung berada pada lingkungan <1 J/cm2, biasanya lebih dekat dengan 0.3 J/cm2. Variasi amplitud LDT yang ketara di bawah tempoh denyutan yang berbeza adalah hasil daripada mekanisme kerosakan laser berdasarkan tempoh denyutan. Bagi laser nanosaat atau lebih lamalaser berdenyut, mekanisme utama yang menyebabkan kerosakan ialah pemanasan haba. Bahan salutan dan substrat bagiperanti optikmenyerap foton yang datang dan memanaskannya. Ini boleh menyebabkan herotan kekisi kristal bahan. Pengembangan haba, keretakan, peleburan dan regangan kekisi adalah mekanisme kerosakan haba yang biasa bagi bahan-bahan ini.sumber laser.
Walau bagaimanapun, untuk laser ultra pantas, tempoh denyut itu sendiri adalah lebih cepat daripada skala masa pemindahan haba dari laser ke kekisi bahan, jadi kesan haba bukanlah punca utama kerosakan yang disebabkan oleh laser. Sebaliknya, kuasa puncak laser ultra pantas mengubah mekanisme kerosakan kepada proses tak linear seperti penyerapan berbilang foton dan pengionan. Inilah sebabnya mengapa tidak mungkin untuk mengecilkan penarafan LDT denyut nanosaat kepada denyut ultra pantas, kerana mekanisme fizikal kerosakan adalah berbeza. Oleh itu, di bawah keadaan penggunaan yang sama (contohnya, panjang gelombang, tempoh denyut dan kadar pengulangan), peranti optik dengan penarafan LDT yang cukup tinggi akan menjadi peranti optik terbaik untuk aplikasi khusus anda. Optik yang diuji di bawah keadaan yang berbeza tidak mewakili prestasi sebenar optik yang sama dalam sistem.
Rajah 1: Mekanisme kerosakan yang disebabkan oleh laser dengan tempoh denyutan yang berbeza
Masa siaran: 24 Jun 2024