Уникатен ултрабрз ласер, втор дел

Уникатноултрабрз ласервтор дел

Дисперзија и ширење на пулсот: Дисперзија на групно доцнење
Еден од најтешките технички предизвици со кои се соочуваат при користење на ултрабрзи ласери е одржувањето на времетраењето на ултракратките импулси првично емитирани одласерУлтрабрзите импулси се многу подложни на временско нарушување, што ги прави импулсите подолги. Овој ефект се влошува како што се скратува времетраењето на почетниот импулс. Иако ултрабрзите ласери можат да емитуваат импулси со времетраење од 50 секунди, тие можат да се засилат со текот на времето со користење на огледала и леќи за да се пренесе импулсот до целната локација, или дури и само да се пренесе импулсот преку воздух.

Ова временско нарушување се квантифицира со помош на мерка наречена групно одложена дисперзија (GDD), позната и како дисперзија од втор ред. Всушност, постојат и термини на дисперзија од повисок ред кои можат да влијаат на временската распределба на ултрафарт-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 на дебелината на даден материјал. Трансмисионата оптика, како што се компонентите на леќата, прозорецот и објективот, обично имаат позитивни GDD вредности, што укажува дека еднаш компресираните импулси можат да им дадат на трансмисионата оптика подолго траење на импулсот од оние што се емитуваат одласерски системиКомпонентите со пониски фреквенции (т.е. подолги бранови должини) се шират побрзо од компонентите со повисоки фреквенции (т.е. пократки бранови должини). Како што импулсот поминува низ сè повеќе и повеќе материја, брановата должина во импулсот ќе продолжи да се протега сè повеќе и повеќе во времето. За пократки траења на импулсите, а со тоа и пошироки пропусни опсези, овој ефект е дополнително преувеличен и може да резултира со значително нарушување на времето на импулсот.

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 или дури и атосекунди, сега може да се постигнат динамички процеси во физиката, хемијата и биологијата кои историски беа невозможни за набљудување. Еден од клучните процеси е атомското движење, а набљудувањето на атомското движење го подобри научното разбирање на фундаменталните процеси како што се молекуларните вибрации, молекуларната дисоцијација и преносот на енергија кај фотосинтетските протеини.

био-сликање
Ултрабрзите ласери со врвна моќност поддржуваат нелинеарни процеси и ја подобруваат резолуцијата за биолошко снимање, како што е мултифотонската микроскопија. Во мултифотонски 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 снимањето со значително намалување на сигналите на флуоресценција во позадина кои ги мачат студиите за процеси со еден фотон. Илустрирана е поедноставената сигнална позадина. Помалиот регион на побудување на мултифотонскиот микроскоп, исто така, спречува фототоксичност и го минимизира оштетувањето на примерокот.

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

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

Атосекундни импулси: иднината на ултрабрзите ласери
Како што истражувањата продолжуваат да ги унапредуваат ултрабрзите ласери, се развиваат нови и подобрени извори на светлина со пократко траење на пулсите. За да се добие увид во побрзите физички процеси, многу истражувачи се фокусираат на генерирање на атосекундни импулси - околу 10-18 секунди во опсегот на екстремна ултравиолетова (XUV) бранова должина. Атосекундните импулси овозможуваат следење на движењето на електроните и го подобруваат нашето разбирање на електронската структура и квантната механика. Иако интеграцијата на XUV атосекундните ласери во индустриските процеси сè уште не постигнала значителен напредок, тековните истражувања и достигнувања во оваа област речиси сигурно ќе ја турнат оваа технологија надвор од лабораторијата и ќе ја внесат во производството, како што беше случајот со фемтосекундните и пикосекундните.ласерски извори.