Uniklaser ultra pantasbahagian dua
Penyebaran dan penyebaran denyut: Penyebaran kelewatan kumpulan
Salah satu cabaran teknikal paling sukar yang dihadapi semasa menggunakan laser ultra pantas ialah mengekalkan tempoh denyutan ultra pendek yang pada mulanya dipancarkan olehlaserDenyutan ultra pantas sangat mudah terdedah kepada herotan masa, yang menjadikan denyutan lebih panjang. Kesan ini menjadi lebih teruk apabila tempoh denyutan awal semakin pendek. Walaupun laser ultra pantas boleh memancarkan denyutan dengan tempoh 50 saat, ia boleh dikuatkan mengikut masa dengan menggunakan cermin dan kanta untuk menghantar denyutan ke lokasi sasaran, atau sekadar menghantar denyutan melalui udara.
Herotan masa ini diukur menggunakan ukuran yang dipanggil penyebaran tertangguh kumpulan (GDD), juga dikenali sebagai penyebaran tertib kedua. Malah, terdapat juga istilah penyebaran tertib tinggi yang mungkin mempengaruhi taburan masa denyutan laser ultrafart, tetapi dalam praktiknya, biasanya mencukupi untuk mengkaji kesan GDD sahaja. GDD ialah nilai yang 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 denyutan yang dimampatkan dapat memberikan tempoh denyutan yang lebih lama kepada optik penghantaran daripada yang dipancarkan olehsistem laserKomponen 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 denyut melalui semakin banyak jirim, panjang gelombang dalam denyut akan terus memanjang semakin jauh dari semasa ke semasa. Untuk tempoh denyut yang lebih pendek, dan oleh itu lebar jalur yang lebih luas, kesan ini akan menjadi lebih besar dan boleh mengakibatkan herotan masa denyut yang ketara.
Aplikasi laser ultra pantas
spektroskopi
Sejak kemunculan sumber laser ultra pantas, spektroskopi telah menjadi salah satu bidang aplikasi utamanya. Dengan mengurangkan tempoh denyutan kepada femtosaat atau bahkan atosaat, proses dinamik dalam fizik, kimia dan biologi yang secara 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 ultra pantas kuasa puncak menyokong proses tak linear dan meningkatkan resolusi untuk pengimejan biologi, seperti mikroskopi berbilang foton. Dalam sistem berbilang foton, untuk menjana 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 mikroskop berbilang foton yang lebih kecil juga menghalang fototoksisiti dan meminimumkan kerosakan pada sampel.
Rajah 1: Gambarajah contoh laluan pancaran dalam eksperimen mikroskop berbilang foton
Pemprosesan bahan laser
Sumber laser ultra pantas juga telah merevolusikan pemesinan mikro laser dan pemprosesan bahan kerana cara unik denyutan ultra pendek berinteraksi dengan bahan. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, apabila membincangkan LDT, tempoh denyutan ultra pantas adalah lebih cepat daripada skala masa resapan haba ke dalam kekisi bahan. Laser ultra pantas menghasilkan zon terjejas haba yang jauh lebih kecil daripadalaser berdenyut nanosaat, mengakibatkan kehilangan hirisan yang lebih rendah dan pemesinan yang lebih tepat. Prinsip ini juga boleh digunakan untuk aplikasi perubatan, di mana peningkatan ketepatan pemotongan laser ultrafart membantu mengurangkan kerosakan pada tisu sekeliling dan meningkatkan pengalaman pesakit semasa pembedahan laser.
Denyutan attosecond: masa depan laser ultrafast
Ketika penyelidikan terus memajukan laser ultra pantas, sumber cahaya baharu dan lebih baik dengan tempoh denyutan yang lebih pendek sedang dibangunkan. Untuk mendapatkan gambaran tentang proses fizikal yang lebih pantas, ramai penyelidik menumpukan pada penjanaan denyutan attosecond – kira-kira 10-18 s dalam julat panjang gelombang ultraungu ekstrem (XUV). Denyut attosecond membolehkan pengesanan gerakan elektron dan meningkatkan pemahaman kita tentang struktur elektronik dan mekanik kuantum. Walaupun penyepaduan laser attosecond XUV ke dalam proses perindustrian masih belum mencapai kemajuan yang ketara, penyelidikan dan kemajuan berterusan dalam bidang ini hampir pasti akan mendorong teknologi ini keluar dari makmal dan ke dalam pembuatan, seperti yang telah berlaku dengan femtosecond dan pikosecond.sumber laser.
Masa siaran: 25 Jun 2024