Јединственоултрабрзи ласердео други
Дисперзија и ширење импулса: Групна дисперзија кашњења
Један од најтежих техничких изазова са којима се сусрећу при коришћењу ултрабрзих ласера је одржавање трајања ултракратких импулса које првобитно емитујеласер. Ултрабрзи импулси су веома подложни временском изобличењу, што чини импулсе дужим. Овај ефекат се погоршава како се трајање почетног пулса скраћује. Док ултрабрзи ласери могу да емитују импулсе у трајању од 50 секунди, они се могу појачати у времену коришћењем огледала и сочива за пренос импулса на циљну локацију, или чак само пренос импулса кроз ваздух.
Ово временско изобличење се квантификује коришћењем мере која се зове групна одложена дисперзија (ГДД), такође позната као дисперзија другог реда. У ствари, постоје и термини дисперзије вишег реда који могу утицати на временску дистрибуцију ултрафарт-ласерских импулса, али у пракси је обично довољно само испитати ефекат ГДД. ГДД је фреквенцијско зависна вредност која је линеарно пропорционална дебљини датог материјала. Трансмисиона оптика као што су компоненте сочива, прозора и објектива обично имају позитивне ГДД вредности, што указује да једном компресовани импулси могу дати оптици за пренос дуже трајање импулса од оних које емитујеласерски системи. Компоненте са нижим фреквенцијама (тј. дуже таласне дужине) шире се брже од компоненти са вишим фреквенцијама (тј. краћих таласних дужина). Како пулс пролази кроз све више и више материје, таласна дужина у пулсу ће наставити да се шири све даље и даље у времену. За краће трајање импулса, а самим тим и шири опсег, овај ефекат је додатно преувеличан и може довести до значајног изобличења времена импулса.
Ултрабрзе ласерске апликације
спектроскопија
Од појаве ултрабрзих ласерских извора, спектроскопија је била једна од њихових главних области примене. Смањењем трајања пулса на фемтосекунде или чак атосекунде, сада се могу постићи динамички процеси у физици, хемији и биологији које је историјски било немогуће посматрати. Један од кључних процеса је атомско кретање, а посматрање атомског кретања је побољшало научно разумевање фундаменталних процеса као што су молекуларна вибрација, молекуларна дисоцијација и пренос енергије у фотосинтетичким протеинима.
биоимагинг
Ултрабрзи ласери највеће снаге подржавају нелинеарне процесе и побољшавају резолуцију за биолошко снимање, као што је мултифотонска микроскопија. У вишефотонском систему, да би се генерисао нелинеарни сигнал из биолошке средине или флуоресцентне мете, два фотона се морају преклапати у простору и времену. Овај нелинеарни механизам побољшава резолуцију слике тако што значајно смањује позадинске флуоресцентне сигнале који муче студије једнофотонских процеса. Поједностављена позадина сигнала је илустрована. Мањи регион ексцитације мултифотонског микроскопа такође спречава фототоксичност и минимизира оштећење узорка.
Слика 1: Пример дијаграма путање зрака у експерименту са више фотона микроскопа
Ласерска обрада материјала
Ултрабрзи ласерски извори су такође револуционирали ласерску микромашинску обраду и обраду материјала због јединственог начина на који ултракратки импулси комуницирају са материјалима. Као што је раније поменуто, када се расправља о ЛДТ, ултрабрзо трајање импулса је брже од временске скале дифузије топлоте у решетку материјала. Ултрабрзи ласери производе много мању зону под утицајем топлоте негонаносекундни пулсни ласери, што резултира мањим губицима урезивања и прецизнијом машинском обрадом. Овај принцип је такође применљив на медицинске примене, где повећана прецизност ултрафарт-ласерског сечења помаже у смањењу оштећења околног ткива и побољшава искуство пацијента током ласерске хирургије.
Аттосекундни импулси: будућност ултрабрзих ласера
Како истраживања настављају да унапређују ултрабрзе ласере, развијају се нови и побољшани извори светлости са краћим трајањем импулса. Да би стекли увид у брже физичке процесе, многи истраживачи се фокусирају на генерисање аттосекундних импулса – око 10-18 с у екстремном ултраљубичастом (КСУВ) опсегу таласних дужина. Аттосекундни импулси омогућавају праћење кретања електрона и побољшавају наше разумевање електронске структуре и квантне механике. Док интеграција КСУВ аттосекундних ласера у индустријске процесе тек треба да постигне значајан напредак, текућа истраживања и напредак у овој области ће скоро сигурно потиснути ову технологију из лабораторије у производњу, као што је био случај са фемтосекундом и пикосекундом.ласерски извори.
Време поста: 25.06.2024