Pjesa një lazer unik ultrafast

Uniklazer ultrafastikPjesa e Parë

Karakteristikat unike të ultrafastitlazer
Kohëzgjatja e pulsit ultra të shkurtër të lazerëve ultrafastë u jep këtyre sistemeve veti unike që i dallojnë ato nga lazerët e pulsit të gjatë ose me valë të vazhdueshme (CW). Për të gjeneruar një puls të tillë të shkurtër, kërkohet një gjerësi e gjerë e spektrit. Forma e pulsit dhe gjatësia e valës qendrore përcaktojnë gjerësinë e brezit minimal të kërkuar për të gjeneruar pulsione me një kohëzgjatje të veçantë. Në mënyrë tipike, kjo marrëdhënie përshkruhet për sa i përket produktit të bandës së kohës (TBP), e cila rrjedh nga parimi i pasigurisë. TBP e pulsit Gaussian jepet nga formula e mëposhtme: tbpgaussian = ΔτΔν≈0.441
Δτ është kohëzgjatja e pulsit dhe ΔV është gjerësia e brezit të frekuencës. Në thelb, ekuacioni tregon se ekziston një marrëdhënie e kundërt midis gjerësisë së brezit të spektrit dhe kohëzgjatjes së pulsit, që do të thotë se ndërsa kohëzgjatja e pulsit zvogëlohet, gjerësia e brezit të kërkuar për të gjeneruar atë pulsin rritet. Figura 1 ilustron gjerësinë minimale të brezit të kërkuar për të mbështetur disa kohëzgjatje të ndryshme të pulsit.

Figura 1: Gjerësia minimale e brezit spektral që kërkohet për të mbështeturpulset me lazerprej 10 ps (jeshile), 500 fs (blu) dhe 50 fs (e kuqe)

Sfidat teknike të lazerëve ultrafastë
Gjerësia e gjerë e bandës spektrale, fuqia e pikut dhe kohëzgjatja e shkurtër e pulsit të lazerëve ultrafastë duhet të menaxhohen siç duhet në sistemin tuaj. Shpesh, një nga zgjidhjet më të thjeshta për këto sfida është prodhimi i gjerë i spektrit të lazerëve. Nëse keni përdorur kryesisht puls më të gjatë ose lazer me valë të vazhdueshme në të kaluarën, stoku juaj ekzistues i përbërësve optikë mund të mos jetë në gjendje të reflektojë ose transmetojë gjerësinë e bandës së plotë të pulseve ultrafastike.

Pragu i dëmtimit të lazerit
Optika ultrafastike gjithashtu ka dukshëm të ndryshme dhe më e vështirë për të lundruar në pragjet e dëmtimit të lazerit (LDT) në krahasim me burime lazer më konvencionale. Kur sigurohet optikalazer pulsues nanosekond, Vlerat e LDT janë zakonisht në rendin e 5-10 J/cm2. Për optikën ultrafastike, vlerat e kësaj madhësie janë praktikisht të padëgjuara, pasi vlerat e LDT kanë më shumë të ngjarë të jenë në rendin e <1 j/cm2, zakonisht më afër 0.3 J/cm2. Ndryshimi i rëndësishëm i amplituda LDT nën kohëzgjatje të ndryshme të pulsit është rezultat i mekanizmit të dëmtimit me lazer bazuar në kohëzgjatjet e pulsit. Për lazer nanosekond ose më gjatëlazer pulsues, mekanizmi kryesor që shkakton dëmtim është ngrohja termike. Materialet e veshjes dhe substratit tëpajisje optikeThithni fotonet e incidenteve dhe ngrohni ato. Kjo mund të çojë në shtrembërim të grilës kristal të materialit. Zgjerimi termik, plasaritja, shkrirja dhe tendosja e grilës janë mekanizmat e zakonshëm të dëmtimit termik të këtyreburime lazer.

Sidoqoftë, për lazerët ultrafastë, kohëzgjatja e pulsit në vetvete është më e shpejtë se shkalla kohore e transferimit të nxehtësisë nga lazeri në grilën e materialit, kështu që efekti termik nuk është shkaku kryesor i dëmtimit të shkaktuar nga lazeri. Përkundrazi, fuqia kulmore e lazerit ultrafastik e shndërron mekanizmin e dëmtimit në procese jolineare siç është thithja shumë-fotone dhe jonizimi. Kjo është arsyeja pse nuk është e mundur që thjesht të ngushtoni vlerësimin LDT të një pulsi nanosekond në atë të një pulsi ultrafastik, sepse mekanizmi fizik i dëmtimit është i ndryshëm. Prandaj, në të njëjtat kushte të përdorimit (p.sh., gjatësia e valës, kohëzgjatja e pulsit dhe shkalla e përsëritjes), një pajisje optike me një vlerësim mjaft të lartë LDT do të jetë pajisja më e mirë optike për aplikacionin tuaj specifik. Optika e testuar në kushte të ndryshme nuk është përfaqësuese e performancës aktuale të së njëjtës optikë në sistem.

Figura 1: Mekanizmat e dëmtimit të shkaktuar nga lazeri me kohëzgjatje të ndryshme të pulsit