Уникатен ултрабрз ласер, прв дел

Уникатноултрабрз ласерпрв дел

Уникатни својства на ултрабрзиотласери
Ултракраткото траење на импулсот на ултрабрзите ласери им дава на овие системи уникатни својства што ги разликуваат од ласерите со долг импулс или континуиран бран (CW). За да се генерира таков краток импулс, потребен е широк спектар на пропусен опсег. Обликот на импулсот и централната бранова должина го одредуваат минималниот пропусен опсег потребен за генерирање импулси со одредено времетраење. Типично, овој однос се опишува преку производ на временско-пропусен опсег (TBP), кој е изведен од принципот на неизвесност. TBP на гаусовиот импулс е даден со следната формула: TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ е времетраењето на пулсот, а Δv е фреквенцискиот пропусен опсег. Во суштина, равенката покажува дека постои инверзна врска помеѓу спектралниот пропусен опсег и времетраењето на пулсот, што значи дека како што времетраењето на пулсот се намалува, пропусниот опсег потребен за генерирање на тој пулс се зголемува. Слика 1 го илустрира минималниот пропусен опсег потребен за поддршка на неколку различни траења на пулсите.

Слика 1: Минимален спектрален пропусен опсег потребен за поддршкаласерски импулсиод 10 ps (зелена), 500 fs (сина) и 50 fs (црвена)

Техничките предизвици на ултрабрзите ласери
Широкиот спектрален пропусен опсег, врвната моќност и краткото траење на импулсите на ултрабрзите ласери мора правилно да се управуваат во вашиот систем. Честопати, едно од наједноставните решенија за овие предизвици е широкиот спектар на излез на ласерите. Ако во минатото првенствено сте користеле подолги импулсни или континуирани бранови ласери, вашата постоечка залиха на оптички компоненти можеби нема да биде во можност да го рефлектира или пренесе целиот пропусен опсег на ултрабрзите импулси.

Праг на оштетување од ласер
Ултрабрзите оптички уреди исто така имаат значително различни и потешки прагови на оштетување од ласер (LDT) во споредба со поконвенционалните ласерски извори. Кога оптиката е обезбедена зананосекундни пулсирачки ласери, LDT вредностите обично се од редот на 5-10 J/cm2. За ултрабрза оптика, вредностите од оваа големина се практично нечуени, бидејќи LDT вредностите почесто се од редот на <1 J/cm2, обично поблиску до 0,3 J/cm2. Значајната варијација на амплитудата на LDT под различни траења на импулсите е резултат на механизмот на оштетување од ласер врз основа на траењето на импулсите. За наносекундни ласери или подолгипулсирани ласери, главниот механизам што предизвикува оштетување е термичко загревање. Материјалите за обложување и подлога наоптички уредиги апсорбираат инцидентните фотони и ги загреваат. Ова може да доведе до дисторзија на кристалната решетка на материјалот. Термичката експанзија, пукањето, топењето и деформацијата на решетката се вообичаени механизми на термичко оштетување на овиеласерски извори.

Сепак, за ултрабрзите ласери, самото траење на пулсот е побрзо од временската скала на пренос на топлина од ласерот до материјалната решетка, па затоа термичкиот ефект не е главната причина за оштетување предизвикано од ласерот. Наместо тоа, врвната моќност на ултрабрзиот ласер го трансформира механизмот на оштетување во нелинеарни процеси како што се мултифотонска апсорпција и јонизација. Затоа не е можно едноставно да се стесни LDT рејтингот на наносекундниот пулс на оној на ултрабрзиот пулс, бидејќи физичкиот механизам на оштетување е различен. Затоа, под истите услови на употреба (на пр., бранова должина, траење на пулсот и брзина на повторување), оптички уред со доволно висока LDT рејтинг ќе биде најдобриот оптички уред за вашата специфична апликација. Оптиката тестирана под различни услови не е репрезентативна за реалните перформанси на истата оптика во системот.

Слика 1: Механизми на оштетување предизвикано од ласер со различно траење на импулсите