Јединственоултрабрзи ласерпрви део
Јединствена својства ултрабрзихласери
Ултракратко трајање импулса ултрабрзих ласера даје овим системима јединствена својства која их разликују од ласера са дугим импулсом или континуалним таласом (CW). Да би се генерисао тако кратак импулс, потребан је широк пропусни опсег спектра. Облик импулса и централна таласна дужина одређују минимални пропусни опсег потребан за генерисање импулса одређеног трајања. Типично, овај однос се описује у смислу производа временског пропусног опсега (TBP), који је изведен из принципа неодређености. TBP Гаусовог импулса дат је следећом формулом:TBP Гаусов = ΔτΔν ≈ 0,441
Δτ је трајање импулса, а Δv је фреквентни пропусни опсег. У суштини, једначина показује да постоји инверзна веза између пропусног опсега спектра и трајања импулса, што значи да се, како се трајање импулса смањује, пропусни опсег потребан за генерисање тог импулса повећава. Слика 1 илуструје минимални пропусни опсег потребан за подршку неколико различитих трајања импулса.
Слика 1: Минимални спектрални пропусни опсег потребан за подршкуласерски импулсиод 10 пс (зелена), 500 фс (плава) и 50 фс (црвена)
Технички изазови ултрабрзих ласера
Широки спектрални пропусни опсег, вршна снага и кратко трајање импулса ултрабрзих ласера морају бити правилно управљани у вашем систему. Често је једно од најједноставнијих решења за ове изазове широки спектар излаза ласера. Ако сте у прошлости првенствено користили дуже импулсе или ласере са континуалним таласом, ваше постојеће оптичке компоненте можда неће бити у стању да рефлектују или преносе пуни пропусни опсег ултрабрзих импулса.
Праг оштећења ласера
Ултрабрза оптика такође има знатно другачије и теже за коришћење прагове оштећења ласера (LDT) у поређењу са конвенционалнијим ласерским изворима. Када је оптика обезбеђена зананосекундни импулсни ласери, вредности LDT су обично реда величине 5-10 J/cm2. За ултрабрзу оптику, вредности ове величине су практично непознате, јер су вредности LDT вероватније реда величине <1 J/cm2, обично ближе 0,3 J/cm2. Значајна варијација амплитуде LDT под различитим трајањем импулса је резултат механизма оштећења ласера заснованог на трајању импулса. За наносекундне ласере или дужеимпулсни ласери, главни механизам који узрокује оштећења је термичко загревање. Материјали премаза и подлогеоптички уређајиапсорбују упадне фотоне и загревају их. То може довести до изобличења кристалне решетке материјала. Термичко ширење, пуцање, топљење и напрезање решетке су уобичајени механизми термичког оштећења овихласерски извори.
Међутим, код ултрабрзих ласера, само трајање импулса је брже од временске скале преноса топлоте са ласера на решетку материјала, тако да термички ефекат није главни узрок оштећења изазваног ласером. Уместо тога, вршна снага ултрабрзог ласера трансформише механизам оштећења у нелинеарне процесе као што су вишефотонска апсорпција и јонизација. Због тога није могуће једноставно сузити ЛДТ оцену наносекундног импулса на ону код ултрабрзог импулса, јер је физички механизам оштећења другачији. Стога, под истим условима употребе (нпр. таласна дужина, трајање импулса и брзина понављања), оптички уређај са довољно високом ЛДТ оценом биће најбољи оптички уређај за вашу специфичну примену. Оптика тестирана под различитим условима није репрезентативна за стварне перформансе исте оптике у систему.
Слика 1: Механизми оштећења изазваног ласером са различитим трајањем импулса
Време објаве: 24. јун 2024.