Uniklazer ultrafastikPjesa e dytë
Shpërndarja dhe përhapja e pulsit: Shpërndarja e vonesës në grup
Një nga sfidat më të vështira teknike të hasura kur përdorni lazer ultrafastë është ruajtja e kohëzgjatjes së pulseve ultra të shkurtra të emetuara fillimisht ngalazer. Pulset ultrafastike janë shumë të ndjeshme ndaj shtrembërimit të kohës, gjë që i bën pulset më të gjata. Ky efekt përkeqësohet pasi kohëzgjatja e pulsit fillestar shkurtohet. Ndërsa lazerët ultrafastë mund të lëshojnë pulsione me një kohëzgjatje prej 50 sekondash, ato mund të amplifikohen në kohë duke përdorur pasqyra dhe lente për të transmetuar pulsin në vendndodhjen e synuar, apo edhe thjesht transmetojnë pulsin përmes ajrit.
Kjo shtrembërim kohor është kuantifikuar duke përdorur një masë të quajtur shpërndarjen e vonuar në grup (GDD), e njohur gjithashtu si shpërndarje e rendit të dytë. Në fakt, ekzistojnë edhe terma shpërndarës të rendit më të lartë që mund të ndikojnë në shpërndarjen e kohës së pulseve ultrafart-lazer, por në praktikë, zakonisht është e mjaftueshme vetëm për të ekzaminuar efektin e GDD. GDD është një vlerë e varur nga frekuenca që është në përpjesëtim linear me trashësinë e një materiali të caktuar. Optika e transmetimit si lentet, dritarja dhe përbërësit objektiv zakonisht kanë vlera pozitive të GDD, gjë që tregon se pasi pulset e kompresuara mund t'i japin optikës së transmetimit një kohëzgjatje më të gjatë të pulsit sesa ato të emetuara ngasistem lazer. Komponentët me frekuenca më të ulëta (d.m.th., gjatësi vale më të gjata) përhapen më shpejt sesa përbërësit me frekuenca më të larta (d.m.th., gjatësi vale më të shkurtër). Ndërsa pulsi kalon gjithnjë e më shumë çështje, gjatësia e valës në puls do të vazhdojë të shtrihet më tej dhe më tej në kohë. Për kohëzgjatjet më të shkurtra të pulsit, dhe për këtë arsye gjerësia e brezit, ky efekt është ekzagjeruar më tej dhe mund të rezultojë në shtrembërim të rëndësishëm të kohës së pulsit.
Aplikime me lazer ultrafastik
spektroskopi
Që nga ardhja e burimeve lazer ultrafastike, spektroskopia ka qenë një nga zonat e tyre kryesore të aplikimit. Duke zvogëluar kohëzgjatjen e pulsit në femtosekonda apo edhe Atoseconds, proceset dinamike në fizikë, kimi dhe biologji që ishin historikisht të pamundura për t'u vëzhguar tani mund të arrihen. Një nga proceset kryesore është lëvizja atomike, dhe vëzhgimi i lëvizjes atomike ka përmirësuar kuptimin shkencor të proceseve themelore siç janë dridhjet molekulare, disociimi molekular dhe transferimi i energjisë në proteinat fotosintetike.
bioimaging
Lazerët ultrafastë të fuqisë së pikut mbështesin proceset jolineare dhe përmirësojnë zgjidhjen e imazhit biologjik, siç është mikroskopia shumë-fotone. Në një sistem shumë-fotoni, për të gjeneruar një sinjal jolinear nga një objektiv biologjik i mesëm ose fluoreshente, dy fotone duhet të mbivendosen në hapësirë dhe kohë. Ky mekanizëm jolinear përmirëson rezolucionin e imazhit duke zvogëluar ndjeshëm sinjalet e fluoreshencës në sfond që studimet e plagëve të proceseve me një foton. Sfondi i thjeshtuar i sinjalit është ilustruar. Rajoni më i vogël ngacmues i mikroskopit multiphoton gjithashtu parandalon fototoksicitetin dhe minimizon dëmtimin e mostrës.
Figura 1: Një diagram shembull i një shtegu rrezesh në një eksperiment të mikroskopit shumë-foton
Përpunimi i materialit lazer
Burimet lazer ultrafastike kanë revolucionarizuar gjithashtu mikromachining lazer dhe përpunimin e materialit për shkak të mënyrës unike që pulset ultrashort bashkëveprojnë me materialet. Siç u përmend më herët, kur diskutoni LDT, kohëzgjatja e pulsit ultrafast është më e shpejtë se shkalla kohore e difuzionit të nxehtësisë në grilën e materialit. Lazerët ultrafastë prodhojnë një zonë shumë më të vogël të prekur nga nxehtësia sesalazer pulsues nanosekond, duke rezultuar në humbje më të ulët të prerjeve dhe përpunim më të saktë. Ky parim është gjithashtu i zbatueshëm për aplikimet mjekësore, ku saktësia e rritur e prerjes ultrafart-lazer ndihmon në uljen e dëmtimit të indeve përreth dhe përmirëson përvojën e pacientit gjatë operacionit me lazer.
Pulses Attosecond: E ardhmja e lazerëve ultrafastë
Ndërsa hulumtimi vazhdon të përparojë lazer ultrafastë, po zhvillohen burime të reja dhe të përmirësuara të dritës me kohëzgjatje të pulsit më të shkurtër. Për të marrë njohuri në proceset më të shpejta fizike, shumë studiues janë duke u përqëndruar në gjenerimin e pulseve të Attosecond-rreth 10-18 s në intervalin e gjatësisë së valës ultravjollcë ekstreme (XUV). Pulset e Attosecond lejojnë ndjekjen e lëvizjes së elektroneve dhe të përmirësojnë të kuptuarit tonë të strukturës elektronike dhe mekanikës kuantike. Ndërsa integrimi i lazerëve të XUV Attosecond në proceset industriale ende nuk ka bërë përparim të rëndësishëm, hulumtimet dhe përparimet e vazhdueshme në këtë fushë pothuajse me siguri do ta shtyjnë këtë teknologji jashtë laboratorit dhe në prodhim, siç ka ndodhur me femtosecond dhe picosecondburime lazer.
Koha e Postimit: Qershor-25-2024