Uniklaser ultra cepatbahagian dua
Penyerakan dan penyebaran nadi: Penyerakan kelewatan kumpulan
Salah satu cabaran teknikal paling sukar yang dihadapi apabila menggunakan laser ultrafast ialah mengekalkan tempoh denyutan ultra pendek yang pada mulanya dipancarkan olehlaser. Denyutan ultrafast sangat terdedah kepada herotan masa, yang menjadikan denyutan lebih panjang. Kesan ini menjadi lebih teruk apabila tempoh nadi awal semakin pendek. Walaupun laser ultrafast boleh mengeluarkan denyutan dengan tempoh 50 saat, ia boleh dikuatkan dalam masa dengan menggunakan cermin dan kanta untuk menghantar nadi ke lokasi sasaran, atau bahkan hanya menghantar nadi melalui udara.
Herotan masa ini dikira menggunakan ukuran yang dipanggil penyebaran tertunda kumpulan (GDD), juga dikenali sebagai penyebaran tertib kedua. Malah, terdapat juga istilah penyebaran tertib tinggi yang boleh menjejaskan pengedaran masa denyutan ultrafart-laser, tetapi dalam amalan, ia biasanya mencukupi hanya untuk mengkaji kesan GDD. GDD ialah nilai bergantung kepada frekuensi yang berkadar linear dengan ketebalan bahan tertentu. Optik penghantaran seperti kanta, tingkap dan komponen objektif biasanya mempunyai nilai GDD positif, yang menunjukkan bahawa apabila denyutan termampat boleh memberikan optik penghantaran tempoh nadi yang lebih lama daripada yang dipancarkan olehsistem laser. Komponen dengan frekuensi yang lebih rendah (iaitu, panjang gelombang yang lebih panjang) merambat lebih cepat daripada komponen dengan frekuensi yang lebih tinggi (iaitu, panjang gelombang yang lebih pendek). Apabila nadi melalui lebih banyak bahan, panjang gelombang dalam nadi akan terus memanjang lebih jauh dari masa ke masa. Untuk tempoh nadi yang lebih pendek, dan oleh itu lebar jalur yang lebih luas, kesan ini dibesar-besarkan lagi dan boleh mengakibatkan herotan masa nadi yang ketara.
Aplikasi laser ultracepat
spektroskopi
Sejak kemunculan sumber laser ultrafast, spektroskopi telah menjadi salah satu bidang aplikasi utama mereka. Dengan mengurangkan tempoh nadi kepada femtosaat atau bahkan attosaat, proses dinamik dalam fizik, kimia dan biologi yang sejarahnya mustahil untuk diperhatikan kini boleh dicapai. Salah satu proses utama ialah gerakan atom, dan pemerhatian gerakan atom telah meningkatkan pemahaman saintifik tentang proses asas seperti getaran molekul, penceraian molekul dan pemindahan tenaga dalam protein fotosintesis.
pengimejan bio
Laser ultrafast kuasa puncak menyokong proses tak linear dan meningkatkan resolusi untuk pengimejan biologi, seperti mikroskop berbilang foton. Dalam sistem berbilang foton, untuk menghasilkan isyarat tak linear daripada medium biologi atau sasaran pendarfluor, dua foton mesti bertindih dalam ruang dan masa. Mekanisme tak linear ini meningkatkan resolusi pengimejan dengan mengurangkan isyarat pendarfluor latar belakang dengan ketara yang mengganggu kajian proses foton tunggal. Latar belakang isyarat yang dipermudahkan digambarkan. Kawasan pengujaan yang lebih kecil pada mikroskop multifoton juga menghalang fototoksisiti dan meminimumkan kerosakan pada sampel.
Rajah 1: Contoh gambar rajah laluan rasuk dalam eksperimen mikroskop berbilang foton
Pemprosesan bahan laser
Sumber laser ultrapantas juga telah merevolusikan pemesinan mikro laser dan pemprosesan bahan kerana cara unik denyutan ultrashort berinteraksi dengan bahan. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, apabila membincangkan LDT, tempoh nadi ultrafast adalah lebih cepat daripada skala masa penyebaran haba ke dalam kekisi bahan. Laser ultrafast menghasilkan zon terjejas haba yang jauh lebih kecil daripadalaser berdenyut nanosaat, mengakibatkan kehilangan pemotongan yang lebih rendah dan pemesinan yang lebih tepat. Prinsip ini juga terpakai untuk aplikasi perubatan, di mana peningkatan ketepatan pemotongan ultrafart-laser membantu mengurangkan kerosakan pada tisu sekeliling dan meningkatkan pengalaman pesakit semasa pembedahan laser.
Denyutan attosecond: masa depan laser ultrafast
Apabila penyelidikan terus memajukan laser ultrafast, sumber cahaya baharu dan dipertingkatkan dengan tempoh nadi yang lebih pendek sedang dibangunkan. Untuk mendapatkan pandangan tentang proses fizikal yang lebih pantas, ramai penyelidik memfokuskan pada penjanaan denyutan attosaat - kira-kira 10-18 s dalam julat panjang gelombang ultraungu (XUV) yang melampau. Denyutan attosaat membenarkan pengesanan pergerakan elektron dan meningkatkan pemahaman kita tentang struktur elektronik dan mekanik kuantum. Walaupun penyepaduan laser attosaat XUV ke dalam proses perindustrian masih belum membuat kemajuan yang ketara, penyelidikan dan kemajuan yang berterusan dalam bidang ini hampir pasti akan mendorong teknologi ini keluar dari makmal dan ke dalam pembuatan, seperti yang berlaku dengan femtosaat dan picosaatsumber laser.
Masa siaran: Jun-25-2024