Преглед на импулсни ласери

Преглед напулсни ласери

Најдиректен начин за генерирањеласерскипулсира е да се додаде модулатор на надворешната страна на континуираниот ласер. Овој метод може да го произведе најбрзиот пулс во пикосекунда, иако е едноставен, но потрошената светлосна енергија и максималната моќност не може да ја надмине континуираната светлосна моќност. Затоа, поефикасен начин за генерирање на ласерски импулси е да се модулира во ласерската празнина, складирајќи ја енергијата во исклучено време од пулсот и ослободувајќи ја навреме. Четирите вообичаени техники кои се користат за генерирање импулси преку ласерска модулација на шуплината се префрлување на засилување, Q-префрлување (префрлување загуба), празнење на шуплината и заклучување на режимот.

Прекинувачот за засилување генерира кратки импулси со модулирање на моќноста на пумпата. На пример, полупроводничките ласери со префрлување на засилување можат да генерираат импулси од неколку наносекунди до сто пикосекунди со тековна модулација. Иако енергијата на пулсот е мала, овој метод е многу флексибилен, како што е обезбедување на прилагодлива фреквенција на повторување и ширина на пулсот. Во 2018 година, истражувачите од Универзитетот во Токио објавија полупроводнички ласер со префрлување на фемтосекунда, што претставува пробив во 40-годишното техничко грло.

Силните наносекундни импулси генерално се генерираат од ласери со префрлување Q, кои се емитуваат во неколку кружни патувања во шуплината, а енергијата на пулсот е во опсег од неколку милиџули до неколку џули, во зависност од големината на системот. Импулсите со средна енергија (обично под 1 μJ) пикосекунда и фемтосекунда главно се генерираат од ласери со заклучен режим. Во ласерскиот резонатор има еден или повеќе ултракратки пулсирања кои постојано кружат. Секој интракавитален пулс пренесува пулс преку огледалото за излезна спојка, а фреквенцијата е генерално помеѓу 10 MHz и 100 GHz. Сликата подолу покажува целосно нормална дисперзија (ANDi) дисипативна солитон фемтосекундафибер ласерски уред, од кои повеќето може да се изградат со користење на стандардни компоненти на Thorlabs (влакна, леќа, монтажа и маса за поместување).

Техниката за празнење на празнината може да се користи заЛасери со Q-префрлувањеда се добијат пократки импулси и ласери со заклучен режим за да се зголеми енергијата на импулсот со помала фреквенција.

Импулси на временски домен и фреквентен домен
Линеарната форма на пулсот со времето е генерално релативно едноставна и може да се изрази со Гаусови и sech² функции. Времето на пулсот (исто така познато како ширина на пулсот) најчесто се изразува со вредноста на ширината на половина висина (FWHM), односно ширината низ која оптичката моќност е најмалку половина од максималната моќност; Ласерот со префрлување Q генерира кратки импулси од наносекунда
Ласерите заклучени со режим произведуваат ултра-кратки импулси (USP) во редослед од десетици пикосекунди до фемтосекунди. Електрониката со голема брзина може да измери само до десетици пикосекунди, а пократките импулси може да се мерат само со чисто оптички технологии како што се автокорелатори, FROG и SPIDER. Додека наносекундните или подолгите импулси тешко ја менуваат нивната ширина на пулсот додека патуваат, дури и на долги растојанија, ултракратките импулси можат да бидат под влијание на различни фактори:

Дисперзијата може да резултира со големо проширување на пулсот, но може повторно да се компресира со спротивна дисперзија. Следниот дијаграм покажува како пулсниот компресор на Thorlabs фемтосекунда ја компензира дисперзијата на микроскопот.

Нелинеарноста генерално не влијае директно на ширината на пулсот, но ја зголемува пропусниот опсег, што го прави пулсот поподложен на дисперзија за време на ширењето. Било кој тип на влакно, вклучително и други медиуми за засилување со ограничен опсег, може да влијае на обликот на пропусниот опсег или ултракраткиот пулс, а намалувањето на пропусниот опсег може да доведе до проширување во времето; Исто така, постојат случаи каде што ширината на пулсот на силно чврчорениот пулс станува пократка кога спектарот станува потесен.