UnikLaser UltrafastBahagian Dua
Penyebaran dan penyebaran nadi: Penyebaran kelewatan kumpulan
Salah satu cabaran teknikal yang paling sukar yang dihadapi ketika menggunakan laser ultrafast adalah mengekalkan tempoh denyutan ultra-pendek yang pada mulanya dipancarkan olehlaser. Pulsa ultrafast sangat mudah terdedah kepada gangguan masa, yang menjadikan denyutan lebih lama. Kesan ini menjadi lebih teruk apabila tempoh denyutan awal memendekkan. Walaupun laser ultrafast boleh memancarkan denyutan dengan tempoh 50 saat, mereka dapat dikuatkan dalam masa dengan menggunakan cermin dan kanta untuk menghantar nadi ke lokasi sasaran, atau bahkan menghantar nadi melalui udara.
Penyimpangan masa ini dikira menggunakan ukuran yang dipanggil penyebaran tertunda kumpulan (GDD), yang juga dikenali sebagai penyebaran pesanan kedua. Malah, terdapat juga istilah penyebaran pesanan yang lebih tinggi yang boleh menjejaskan pengagihan masa pulsa ultrafart-laser, tetapi dalam praktiknya, ia biasanya mencukupi untuk mengkaji kesan GDD. GDD adalah nilai yang bergantung kepada kekerapan yang berkadar linear dengan ketebalan bahan tertentu. Optik penghantaran seperti lensa, tetingkap, dan komponen objektif biasanya mempunyai nilai GDD positif, yang menunjukkan bahawa sekali denyut mampat dapat memberikan optik penghantaran lebih lama daripada yang dipancarkan oleh yang dipancarkan olehSistem laser. Komponen dengan frekuensi yang lebih rendah (iaitu, panjang gelombang yang lebih panjang) menyebarkan lebih cepat daripada komponen dengan frekuensi yang lebih tinggi (iaitu, panjang gelombang yang lebih pendek). Memandangkan nadi melalui lebih banyak perkara, panjang gelombang dalam nadi akan terus melanjutkan dan lebih jauh dalam masa. Untuk tempoh nadi yang lebih pendek, dan oleh itu jalur lebar yang lebih luas, kesan ini lebih dibesar -besarkan dan boleh mengakibatkan penyelewengan masa nadi yang ketara.
Aplikasi laser ultrafast
Spektroskopi
Sejak kedatangan sumber laser ultrafast, spektroskopi telah menjadi salah satu kawasan aplikasi utama mereka. Dengan mengurangkan tempoh nadi ke femtoseconds atau bahkan attoseconds, proses dinamik dalam fizik, kimia dan biologi yang secara sejarah mustahil untuk diperhatikan sekarang dapat dicapai. Salah satu proses utama adalah gerakan atom, dan pemerhatian gerakan atom telah meningkatkan pemahaman saintifik mengenai proses asas seperti getaran molekul, pemisahan molekul dan pemindahan tenaga dalam protein fotosintesis.
bioimaging
Laser Ultrafast kuasa puncak menyokong proses tak linear dan meningkatkan resolusi untuk pengimejan biologi, seperti mikroskopi multi-foton. Dalam sistem multi-foton, untuk menghasilkan isyarat tak linear dari sasaran medium biologi atau pendarfluor, dua foton mesti bertindih dalam ruang dan masa. Mekanisme tak linear ini meningkatkan resolusi pengimejan dengan mengurangkan isyarat pendarfluor latar belakang yang ketara yang melanda kajian proses tunggal-foton. Latar belakang isyarat mudah digambarkan. Kawasan pengujaan yang lebih kecil dari mikroskop multiphoton juga menghalang fototoxicity dan meminimumkan kerosakan pada sampel.
Rajah 1: Rajah contoh laluan rasuk dalam eksperimen mikroskop pelbagai foton
Pemprosesan bahan laser
Sumber laser Ultrafast juga telah merevolusikan micromachining laser dan pemprosesan bahan kerana cara yang unik yang denyutan ultrashort berinteraksi dengan bahan. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, apabila membincangkan LDT, tempoh nadi ultrafast lebih cepat daripada skala masa penyebaran haba ke dalam kekisi bahan. Laser ultrafast menghasilkan zon yang terjejas haba yang lebih kecil daripadaNanosecond berdenyut laser, mengakibatkan kerugian insisi yang lebih rendah dan pemesinan yang lebih tepat. Prinsip ini juga boleh digunakan untuk aplikasi perubatan, di mana peningkatan ketepatan pemotongan ultrafart-laser membantu mengurangkan kerosakan pada tisu sekitar dan meningkatkan pengalaman pesakit semasa pembedahan laser.
Attosecond Pulses: Masa Depan Laser Ultrafast
Memandangkan penyelidikan terus memajukan laser ultrafast, sumber cahaya yang baru dan bertambah baik dengan tempoh nadi yang lebih pendek sedang dibangunkan. Untuk mendapatkan wawasan tentang proses fizikal yang lebih cepat, banyak penyelidik memberi tumpuan kepada penjanaan denyutan Attosecond-kira-kira 10-18 s dalam jarak panjang gelombang ultraviolet (XUV) yang melampau. Pulsa Attosecond membolehkan pengesanan gerakan elektron dan meningkatkan pemahaman kita tentang struktur elektronik dan mekanik kuantum. Walaupun penyepaduan laser XUV Attosecond ke dalam proses perindustrian masih belum membuat kemajuan yang ketara, penyelidikan dan kemajuan yang berterusan di lapangan hampir pasti akan menolak teknologi ini keluar dari makmal dan ke dalam pembuatan, seperti yang berlaku dengan femtosecond dan picosecondSumber laser.
Masa Post: Jun-25-2024