Јединственоултрабрзи ласердруги део
Дисперзија и ширење импулса: Дисперзија групног кашњења
Један од најтежих техничких изазова са којима се сусрећемо при коришћењу ултрабрзих ласера јесте одржавање трајања ултракратких импулса које првобитно емитује...ласерУлтрабрзи импулси су веома подложни временским изобличењима, што их чини дужим. Овај ефекат се погоршава како се трајање почетног импулса скраћује. Иако ултрабрзи ласери могу емитовати импулсе у трајању од 50 секунди, они се могу временски појачати коришћењем огледала и сочива за пренос импулса до циљане локације, или чак само преносом импулса кроз ваздух.
Ово временско изобличење се квантификује помоћу мере која се назива групна кашњена дисперзија (GDD), позната и као дисперзија другог реда. У ствари, постоје и чланови дисперзије вишег реда који могу утицати на временску расподелу ултрафарт-ласерских импулса, али у пракси је обично довољно само испитати ефекат GDD-а. GDD је фреквентно зависна вредност која је линеарно пропорционална дебљини датог материјала. Трансмисиона оптика као што су компоненте сочива, прозора и објектива обично има позитивне GDD вредности, што указује да једном компресовани импулси могу дати трансмисионој оптици дуже трајање импулса од оних које емитује...ласерски системиКомпоненте са нижим фреквенцијама (тј. дуже таласне дужине) шире се брже од компоненти са вишим фреквенцијама (тј. краћих таласних дужина). Како импулс пролази кроз све више материје, таласна дужина у импулсу ће се наставити да се протеже све даље и даље у времену. За краћа трајања импулса, а самим тим и шире пропусне опсеге, овај ефекат је додатно преувеличан и може довести до значајног изобличења времена импулса.
Ултрабрзе ласерске примене
спектроскопија
Од појаве ултрабрзих ласерских извора, спектроскопија је једна од њихових главних области примене. Смањењем трајања импулса 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 кретање атома, а посматрање кретања атома је побољшало научно разумевање фундаменталних процеса као што су молекуларне вибрације, молекуларна дисоцијација и пренос енергије у фотосинтетским протеинима.
биоимиџинг
Ултрабрзи ласери вршне снаге подржавају нелинеарне процесе и побољшавају резолуцију за биолошко снимање, као што је вишефотонска микроскопија. У вишефотонском систему, да би се генерисао нелинеарни сигнал из биолошке средине или флуоресцентне мете, два фотона морају да се преклапају у простору и времену. Овај нелинеарни механизам побољшава резолуцију снимања значајним смањењем позадинских флуоресцентних сигнала који отежавају проучавање једнофотонских процеса. Илустрована је поједностављена позадина сигнала. Мања област побуђивања вишефотонског микроскопа такође спречава фототоксичност и минимизира оштећење узорка.
Слика 1: Пример дијаграма путање снопа у експерименту са вишефотонским микроскопом
Ласерска обрада материјала
Ултрабрзи ласерски извори су такође револуционисали ласерску микрообраду и обраду материјала због јединственог начина на који ултракратки импулси интерагују са материјалима. Као што је раније поменуто, када се говори о ЛДТ-у, трајање ултрабрзог импулса је брже од временске скале дифузије топлоте у решетку материјала. Ултрабрзи ласери производе много мању зону утицаја топлоте негонаносекундни импулсни ласери, што резултира мањим губицима при резу и прецизнијом обрадом. Овај принцип се такође може применити у медицинским применама, где повећана прецизност ултрафарт-ласерског сечења помаже у смањењу оштећења околног ткива и побољшава искуство пацијента током ласерске операције.
Атосекундни 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 атосекундних импулса – око 10-18 s у екстремном ултраљубичастом (XUV) опсегу таласних дужина. Атосекундни импулси омогућавају праћење кретања електрона и побољшавају наше разумевање електронске структуре и квантне механике. Иако интеграција XUV атосекундних ласера у индустријске процесе још увек није остварила значајан напредак, текућа истраживања и напредак у овој области ће готово сигурно потиснути ову технологију из лабораторије у производњу, као што је био случај са фемтосекундним и пикосекундним ласерима.ласерски извори.
Време објаве: 25. јун 2024.