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