Lazer unik ultra i shpejtë, pjesa e dytë

Unikelazer ultra i shpejtëpjesa e dyte

Dispersioni dhe përhapja e pulsit: Dispersioni i vonesës në grup
Një nga sfidat teknike më të vështira që haset gjatë përdorimit të lazerëve ultra të shpejtë është ruajtja e kohëzgjatjes së pulseve ultra të shkurtra të emetuara fillimisht ngalazer. Impulset ultra të shpejta janë shumë të ndjeshme ndaj shtrembërimit të kohës, gjë që i bën pulset më të gjata. Ky efekt përkeqësohet me shkurtimin e kohëzgjatjes së pulsit fillestar. Ndërsa lazerët ultra të shpejtë mund të lëshojnë impulse me një kohëzgjatje prej 50 sekondash, ato mund të përforcohen në kohë duke përdorur pasqyra dhe thjerrëza për të transmetuar pulsin në vendndodhjen e synuar, ose edhe thjesht të transmetojnë pulsin përmes ajrit.

Ky shtrembërim kohor përcaktohet duke përdorur një masë të quajtur dispersion i vonuar në grup (GDD), i njohur gjithashtu si dispersion i rendit të dytë. Në fakt, ka edhe terma dispersioni të rendit më të lartë që mund të ndikojnë në shpërndarjen kohore të impulseve ultrafart-lazer, por në praktikë, zakonisht mjafton vetëm të ekzaminohet efekti i GDD. GDD është një vlerë e varur nga frekuenca që është në proporcion linear me trashësinë e një materiali të caktuar. Optika e transmisionit si thjerrëzat, dritarja dhe komponentët objektivë zakonisht kanë vlera pozitive GDD, gjë që tregon se pasi pulset e ngjeshura mund t'i japin optikës së transmisionit një kohëzgjatje impulsi më të gjatë se ato të emetuara ngasistemet lazer. Komponentët me frekuenca më të ulëta (d.m.th., gjatësi vale më të gjata) përhapen më shpejt se përbërësit me frekuenca më të larta (dmth., gjatësi vale më të shkurtra). Ndërsa pulsi kalon nëpër gjithnjë e më shumë lëndë, gjatësia e valës në puls do të vazhdojë të zgjerohet gjithnjë e më shumë në kohë. Për kohëzgjatje më të shkurtra të pulsit, dhe për rrjedhojë gjerësi bande më të gjera, ky efekt ekzagjerohet më tej dhe mund të rezultojë në shtrembërim të konsiderueshëm të kohës së pulsit.

Aplikime lazer ultra të shpejta
spektroskopia
Që nga ardhja e burimeve lazer ultra të shpejtë, spektroskopia ka qenë një nga fushat kryesore të aplikimit të tyre. Duke reduktuar kohëzgjatjen e pulsit në femtosekonda apo edhe attosekonda, tani mund të arrihen procese dinamike në fizikë, kimi dhe biologji që historikisht ishin të pamundura për t'u vëzhguar. Një nga proceset kryesore është lëvizja atomike dhe vëzhgimi i lëvizjes atomike ka përmirësuar kuptimin shkencor të proceseve themelore si dridhjet molekulare, disociimi molekular dhe transferimi i energjisë në proteinat fotosintetike.

bioimazhimi
Lazerët ultra të shpejtë me fuqi maksimale mbështesin proceset jolineare dhe përmirësojnë rezolucionin për imazhet biologjike, siç është mikroskopi me shumë foton. Në një sistem me shumë foton, për të gjeneruar një sinjal jolinear nga një medium biologjik ose objektiv fluoreshent, dy fotone duhet të mbivendosen në hapësirë ​​dhe kohë. Ky mekanizëm jolinear përmirëson rezolucionin e imazhit duke reduktuar ndjeshëm sinjalet e fluoreshencës së sfondit që dëmtojnë studimet e proceseve me një foton. Sfondi i thjeshtuar i sinjalit është ilustruar. Rajoni më i vogël i ngacmimit të mikroskopit multifoton gjithashtu parandalon fototoksicitetin dhe minimizon dëmtimin e mostrës.

Figura 1: Një diagram shembull i një shtegu rrezeje në një eksperiment me mikroskop me shumë foton

Përpunimi i materialit me laser
Burimet ultra të shpejta të lazerit kanë revolucionarizuar gjithashtu mikropërpunimin me lazer dhe përpunimin e materialit për shkak të mënyrës unike që pulset ultra të shkurtra ndërveprojnë me materialet. Siç u përmend më herët, kur diskutohet LDT, kohëzgjatja e pulsit ultra të shpejtë është më e shpejtë se shkalla kohore e difuzionit të nxehtësisë në rrjetën e materialit. Lazerët ultra të shpejtë prodhojnë një zonë shumë më të vogël të prekur nga nxehtësia sesalazer me pulsim nanosekondi, duke rezultuar në humbje më të ulëta të prerjes dhe përpunim më të saktë. Ky parim është gjithashtu i zbatueshëm për aplikimet mjekësore, ku saktësia e shtuar e prerjes me lazer ultrafart ndihmon në reduktimin e dëmtimit të indeve përreth dhe përmirëson përvojën e pacientit gjatë operacionit me lazer.

Impulset attosecond: e ardhmja e laserëve ultra të shpejtë
Ndërsa kërkimet vazhdojnë për të avancuar lazerët ultra të shpejtë, po zhvillohen burime të reja dhe të përmirësuara drite me kohëzgjatje më të shkurtër të pulsit. Për të fituar njohuri në proceset fizike më të shpejta, shumë studiues janë duke u fokusuar në gjenerimin e pulseve attosekondë - rreth 10-18 s në rrezen ekstreme të gjatësisë së valës ultravjollcë (XUV). Impulset attosekondë lejojnë gjurmimin e lëvizjes së elektroneve dhe përmirësojnë të kuptuarit tonë të strukturës elektronike dhe mekanikës kuantike. Ndërsa integrimi i lazerëve XUV attosecond në proceset industriale ende nuk ka bërë përparim të rëndësishëm, kërkimet dhe përparimet e vazhdueshme në këtë fushë pothuajse me siguri do ta shtyjnë këtë teknologji jashtë laboratorit dhe në prodhim, siç ka qenë rasti me femtosecond dhe picosecond.burimet lazer.


Koha e postimit: Qershor-25-2024