Jedinstveni ultrabrzi laser prvi dio

Jedinstvenaultrabrzi laserprvi dio

Jedinstvena svojstva ultrabrzoglaseri
Ultra-kratko trajanje pulsa ultrabrzih lasera daje ovim sustavima jedinstvena svojstva koja ih razlikuju od dugo-pulsnih ili kontinuiranih valova (CW). Za generiranje tako kratkog impulsa potrebna je širina pojasa širokog spektra. Oblik impulsa i središnja valna duljina određuju minimalnu propusnost potrebnu za generiranje impulsa određenog trajanja. Obično se ovaj odnos opisuje u terminima produkta vremenska propusnost (TBP), koji je izveden iz načela nesigurnosti. TBP Gaussovog pulsa dan je sljedećom formulom: TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ je trajanje impulsa, a Δv je frekvencijski pojas. U biti, jednadžba pokazuje da postoji obrnuti odnos između širine pojasa spektra i trajanja impulsa, što znači da kako se trajanje impulsa smanjuje, širina pojasa potrebna za generiranje tog impulsa raste. Slika 1 ilustrira minimalnu propusnost potrebnu za podršku nekoliko različitih trajanja impulsa.


Slika 1: Minimalna spektralna propusnost potrebna za podrškulaserski impulsiod 10 ps (zeleno), 500 fs (plavo) i 50 fs (crveno)

Tehnički izazovi ultrabrzih lasera
Širokim spektralnim pojasom, vršnom snagom i kratkim trajanjem impulsa ultrabrzih lasera mora se ispravno upravljati u vašem sustavu. Često je jedno od najjednostavnijih rješenja za te izazove izlaz širokog spektra lasera. Ako ste u prošlosti primarno koristili lasere s dužim pulsom ili kontinuiranim valom, vaša postojeća zaliha optičkih komponenti možda neće moći reflektirati ili prenijeti punu propusnost ultrabrzih impulsa.

Prag laserskog oštećenja
Ultrabrza optika također ima značajno različite pragove laserskog oštećenja (LDT) kojima je teže upravljati u usporedbi s konvencionalnijim laserskim izvorima. Kada je predviđena optikananosekundni pulsni laseri, LDT vrijednosti su obično reda 5-10 J/cm2. Za ultrabrzu optiku, vrijednosti ove veličine su praktički nečuvene, jer je vjerojatnije da će LDT vrijednosti biti reda veličine <1 J/cm2, obično bliže 0,3 J/cm2. Značajna varijacija amplitude LDT pod različitim trajanjima impulsa rezultat je mehanizma oštećenja lasera temeljenog na trajanju impulsa. Za nanosekundne lasere ili dužepulsirajući laseri, glavni mehanizam koji uzrokuje štetu je toplinsko zagrijavanje. Materijali premaza i supstrataoptički uređajiapsorbiraju upadne fotone i zagrijavaju ih. To može dovesti do iskrivljenja kristalne rešetke materijala. Toplinsko širenje, pucanje, taljenje i naprezanje rešetke uobičajeni su mehanizmi toplinskog oštećenja ovihlaserski izvori.

Međutim, za ultrabrze lasere, samo trajanje impulsa je kraće od vremenske ljestvice prijenosa topline od lasera do rešetke materijala, tako da toplinski učinak nije glavni uzrok oštećenja izazvanog laserom. Umjesto toga, vršna snaga ultrabrzog lasera pretvara mehanizam oštećenja u nelinearne procese kao što su višefotonska apsorpcija i ionizacija. Zbog toga nije moguće jednostavno suziti LDT ocjenu nanosekundnog pulsa na onu ultrabrzog pulsa, jer je fizički mehanizam oštećenja drugačiji. Stoga će pod istim uvjetima uporabe (npr. valna duljina, trajanje impulsa i brzina ponavljanja) optički uređaj s dovoljno visokom ocjenom LDT biti najbolji optički uređaj za vašu specifičnu primjenu. Optika testirana u različitim uvjetima ne predstavlja stvarnu izvedbu iste optike u sustavu.

Slika 1: Mehanizmi oštećenja izazvanog laserom s različitim trajanjem impulsa


Vrijeme objave: 24. lipnja 2024