Уникатен ултрабрз ласерски дел втор

Уникатноултрабрз ласервтор дел

Дисперзија и ширење на пулсот: групна одложена дисперзија
Еден од најтешките технички предизвици со кои се соочуваме при користење на ултрабрзи ласери е одржувањето на времетраењето на ултра-кратките импулси првично емитирани одласерски. Ултрабрзите импулси се многу подложни на временски изобличување, што ги прави пулсирањата подолги. Овој ефект се влошува како што се скратува времетраењето на почетниот пулс. Додека ултрабрзите ласери можат да емитуваат импулси со времетраење од 50 секунди, тие можат да се засилат навреме со користење на огледала и леќи за да го пренесат пулсот до целната локација, или дури и само да го пренесат пулсот преку воздух.

Ова временско искривување се квантифицира со помош на мерка наречена групна одложена дисперзија (GDD), позната и како дисперзија од втор ред. Всушност, постојат и термини за дисперзија од повисок ред кои можат да влијаат на временската распределба на ултрафард-ласерските импулси, но во пракса, обично е доволно само да се испита ефектот на GDD. GDD е вредност зависна од фреквенцијата која е линеарно пропорционална со дебелината на даден материјал. Преносната оптика, како што се леќите, прозорецот и објективните компоненти, обично имаат позитивни вредности на GDD, што покажува дека еднаш компресираните импулси можат да и дадат на преносната оптика подолго времетраење на пулсот од оние што се емитуваат одласерски системи. Компонентите со пониски фреквенции (т.е. подолги бранови должини) се шират побрзо од компонентите со повисоки фреквенции (т.е. пократки бранови должини). Како што пулсот минува низ се повеќе и повеќе материја, брановата должина во пулсот ќе продолжи да се протега сè повеќе со текот на времето. За пократко времетраење на пулсот, а со тоа и поширок опсег, овој ефект дополнително се претера и може да резултира со значително нарушување на времето на пулсот.

Ултрабрзи ласерски апликации
спектроскопија
Од појавата на ултрабрзите ласерски извори, спектроскопијата е една од нивните главни области на примена. Со намалување на времетраењето на пулсот на фемтосекунди, па дури и аттосекунди, сега може да се постигнат динамични процеси во физиката, хемијата и биологијата кои беа историски невозможно да се набљудуваат. Еден од клучните процеси е атомското движење, а набљудувањето на атомското движење го подобри научното разбирање на основните процеси како што се молекуларните вибрации, молекуларната дисоцијација и преносот на енергија во фотосинтетичките протеини.

биографирање
Ултрабрзите ласери со врвна моќност поддржуваат нелинеарни процеси и ја подобруваат резолуцијата за биолошкото снимање, како што е мултифотонската микроскопија. Во мултифотонскиот систем, за да се генерира нелинеарен сигнал од биолошки медиум или флуоресцентна цел, два фотони мора да се преклопуваат во просторот и времето. Овој нелинеарен механизам ја подобрува резолуцијата на сликите со значително намалување на флуоресцентните сигнали во позадина кои ги мачат студиите за процесите со еден фотон. Поедноставената позадина на сигналот е илустрирана. Помалиот возбудлив регион на мултифотонскиот микроскоп исто така ја спречува фототоксичноста и го минимизира оштетувањето на примерокот.

Слика 1: Пример дијаграм на патека на зрак во експеримент со мултифотонски микроскоп

Ласерска обработка на материјали
Ултрабрзите ласерски извори исто така ја револуционизираа ласерската микромашинска обработка и обработката на материјалите поради уникатниот начин на кој ултракратките импулси комуницираат со материјалите. Како што беше споменато претходно, кога се зборува за LDT, времетраењето на ултрабрзиот пулс е побрзо од временската скала на дифузија на топлина во решетката на материјалот. Ултрабрзите ласери произведуваат многу помала зона погодена од топлина отколкунаносекундни импулсни ласери, што резултира со помали загуби на засеците и попрецизна обработка. Овој принцип е применлив и за медицински апликации, каде што зголемената прецизност на ултрафард-ласерското сечење помага да се намали оштетувањето на околното ткиво и го подобрува искуството на пациентот за време на ласерската операција.

Атосекунда пулсира: иднината на ултрабрзи ласери
Како што продолжува истражувањето за унапредување на ултрабрзите ласери, се развиваат нови и подобрени извори на светлина со пократко времетраење на пулсот. За да добијат увид во побрзите физички процеси, многу истражувачи се фокусираат на генерирање аттосекундни импулси - околу 10-18 секунди во опсегот на екстремните ултравиолетови (XUV) бранови должини. Атосекундните импулси овозможуваат следење на движењето на електроните и го подобруваат нашето разбирање за електронската структура и квантната механика. Додека интеграцијата на XUV аттосекунда ласери во индустриските процеси допрва треба да постигне значителен напредок, тековните истражувања и напредокот на теренот речиси сигурно ќе ја истуркаат оваа технологија надвор од лабораторијата и во производството, како што беше случај со фемтосекунда и пикосекундаласерски извори.