Unikelazer ultra i shpejtëpjesa e dytë
Shpërndarja dhe përhapja e pulsit: Shpërndarja e vonesës në grup
Një nga sfidat më të vështira teknike që hasen kur përdoren lazerë ultra të shpejtë është ruajtja e kohëzgjatjes së pulseve ultra të shkurtra të emetuara fillimisht ngalazerPulset ultra të shpejta janë shumë të ndjeshme ndaj shtrembërimit kohor, gjë që i bën pulset më të gjata. Ky efekt përkeqësohet ndërsa kohëzgjatja e pulsit fillestar shkurtohet. Ndërsa lazerët ultra të shpejtë mund të lëshojnë pulse 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, ose edhe thjesht duke e transmetuar pulsin përmes ajrit.
Ky shtrembërim kohor përcaktohet duke përdorur një masë të quajtur dispersion i vonuar në grup (GDD), i njohur edhe si dispersion i rendit të dytë. Në fakt, ekzistojnë edhe terma të dispersionit të rendit më të lartë që mund të ndikojnë në shpërndarjen kohore të pulseve ultrafart-lazer, por në praktikë, zakonisht mjafton vetëm të shqyrtohet efekti i GDD-së. GDD është një vlerë e varur nga frekuenca që është linearisht proporcionale me trashësinë e një materiali të caktuar. Optika e transmetimit, siç janë lentet, dritarja dhe komponentët e objektivit, zakonisht kanë vlera pozitive GDD, gjë që tregon se pulset e kompresuara një herë mund t'i japin optikës së transmetimit një kohëzgjatje më të gjatë pulsi sesa ato të emetuara ngasisteme lazeriKomponentët me frekuenca më të ulëta (domethënë, gjatësi vale më të gjata) përhapen më shpejt se komponentët me frekuenca më të larta (domethënë, gjatësi vale më të shkurtra). Ndërsa pulsi kalon nëpër gjithnjë e më shumë materie, gjatësia e valës në puls do të vazhdojë të shtrihet gjithnjë e më tej në kohë. Për kohëzgjatje më të shkurtra të pulsit, dhe për rrjedhojë gjerësi bande më të gjera, ky efekt është më i ekzagjeruar dhe mund të rezultojë në shtrembërim të konsiderueshëm të kohës së pulsit.
Aplikime lazeri ultra të shpejta
spektroskopi
Që nga ardhja e burimeve lazer ultra të shpejta, spektroskopia ka qenë një nga fushat kryesore të aplikimit të tyre. Duke zvogëluar kohëzgjatjen e pulsit në femtosekonda ose edhe atosekonda, 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 siç janë dridhja molekulare, disociimi molekular dhe transferimi i energjisë në proteinat fotosintetike.
bioimazheri
Lazerët ultra të shpejtë me fuqi maksimale mbështesin proceset jolineare dhe përmirësojnë rezolucionin për imazhe biologjike, siç është mikroskopia me shumë fotone. Në një sistem me shumë fotone, për të gjeneruar një sinjal jolinear nga një medium biologjik ose një objektiv fluoreshent, dy fotone duhet të mbivendosen në hapësirë dhe kohë. Ky mekanizëm jolinear përmirëson rezolucionin e imazheve duke zvogëluar ndjeshëm sinjalet e fluoreshencës në sfond që dëmtojnë studimet e proceseve me një foton të vetëm. Ilustrohet sfondi i thjeshtuar i sinjalit. Rajoni më i vogël i ngacmimit të mikroskopit me shumë fotone gjithashtu parandalon fototoksicitetin dhe minimizon dëmtimin e mostrës.
Figura 1: Një shembull diagrami i një trajektore rrezesh në një eksperiment mikroskopi me shumë fotone
Përpunimi i materialeve me lazer
Burimet ultra të shpejta të lazerit kanë revolucionarizuar gjithashtu mikropërpunimin me lazer dhe përpunimin e materialeve për shkak të mënyrës unike se si pulset ultra të shkurtra bashkëveprojnë me materialet. Siç u përmend më parë, kur diskutohet për LDT, kohëzgjatja e pulsit ultra të shpejtë është më e shpejtë se shkalla kohore e përhapjes së nxehtësisë në rrjetën e materialit. Lazerët ultra të shpejtë prodhojnë një zonë shumë më të vogël të prekur nga nxehtësia sesalazerë pulsues nanosekondash, duke rezultuar në humbje më të ulëta gjatë prerjes dhe përpunim më të saktë. Ky parim është i zbatueshëm edhe për aplikimet mjekësore, ku preciziteti i shtuar i prerjes me lazer ultrafart ndihmon në zvogëlimin e dëmtimit të indeve përreth dhe përmirëson përvojën e pacientit gjatë kirurgjisë me lazer.
Pulset atosekondëshe: e ardhmja e lazerëve ultra të shpejtë
Ndërsa kërkimet vazhdojnë të përparojnë lazerët ultra të shpejtë, po zhvillohen burime të reja dhe të përmirësuara drite me kohëzgjatje më të shkurtër të pulseve. Për të fituar njohuri mbi proceset fizike më të shpejta, shumë studiues po përqendrohen në gjenerimin e pulseve atosekondëshe - rreth 10-18 s në diapazonin e gjatësisë së valës ultravjollcë ekstreme (XUV). Pulset atosekondëshe lejojnë gjurmimin e lëvizjes së elektroneve dhe përmirësojnë kuptimin tonë të strukturës elektronike dhe mekanikës kuantike. Ndërsa integrimi i lazerëve atosekondëshe XUV në proceset industriale ende nuk ka bërë përparim të konsiderueshëm, 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 femtosekondat dhe pikosekondat.burime lazeri.
Koha e postimit: 25 qershor 2024