Jedinstvenoultrabrzi laserprvi dio
Jedinstvena svojstva ultrabrzihlaseri
Ultrakratko trajanje impulsa ultrabrzih lasera daje ovim sustavima jedinstvena svojstva koja ih razlikuju od lasera s dugim impulsima ili lasera kontinuiranog vala (CW). Da bi se generirao tako kratki impuls, potrebna je široka propusnost spektra. Oblik impulsa i središnja valna duljina određuju minimalnu propusnost potrebnu za generiranje impulsa određenog trajanja. Tipično, ovaj odnos se opisuje u smislu produkta vremenske širine propusnosti (TBP), koji se izvodi iz principa neodređenosti. TBP Gaussovog impulsa dan je sljedećom formulom: TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ je trajanje impulsa, a Δv je frekvencijska širina pojasa. U biti, jednadžba pokazuje da postoji obrnut odnos između propusnosti spektra i trajanja impulsa, što znači da se s smanjenjem trajanja impulsa povećava propusnost potrebna za generiranje tog impulsa. Slika 1 prikazuje minimalnu propusnost potrebnu za podršku nekoliko različitih trajanja impulsa.
Slika 1: Minimalna spektralna širina pojasa potrebna za podrškulaserski impulsiod 10 ps (zelena), 500 fs (plava) i 50 fs (crvena)
Tehnički izazovi ultrabrzih lasera
Široka spektralna širina pojasa, vršna snaga i kratko trajanje impulsa ultrabrzih lasera moraju se pravilno upravljati u vašem sustavu. Često je jedno od najjednostavnijih rješenja za ove izazove široki spektar lasera. Ako ste u prošlosti prvenstveno koristili dulje impulse ili lasere kontinuiranog vala, vaša postojeća zaliha optičkih komponenti možda neće moći reflektirati ili prenositi punu širinu pojasa ultrabrzih impulsa.
Prag oštećenja laserom
Ultrabrza optika također ima značajno drugačije i teže usmjerljive pragove laserskog oštećenja (LDT) u usporedbi s konvencionalnijim laserskim izvorima. Kada je optika predviđena zananosekundni pulsni laseri, LDT vrijednosti su obično reda veličine 5-10 J/cm2. Za ultrabrzu optiku, vrijednosti ove veličine praktički su nepoznate, jer su LDT vrijednosti vjerojatnije reda veličine <1 J/cm2, obično bliže 0,3 J/cm2. Značajna varijacija amplitude LDT-a pod različitim trajanjima impulsa rezultat je mehanizma oštećenja lasera temeljenog na trajanju impulsa. Za nanosekundne lasere ili duljepulsirajući laseri, glavni mehanizam koji uzrokuje oštećenja je toplinsko zagrijavanje. Materijali premaza i podlogeoptički uređajiapsorbiraju upadne fotone i zagrijavaju ih. To može dovesti do izobličenja kristalne rešetke materijala. Toplinsko širenje, pucanje, taljenje i naprezanje rešetke uobičajeni su mehanizmi toplinskog oštećenja ovihlaserski izvori.
Međutim, kod ultrabrzih lasera, samo trajanje impulsa je brže od vremenske skale prijenosa topline s lasera na rešetku materijala, tako da toplinski učinak nije glavni uzrok oštećenja izazvanog laserom. Umjesto toga, vršna snaga ultrabrzog lasera transformira mehanizam oštećenja u nelinearne procese poput višefotonske apsorpcije i ionizacije. Zbog toga nije moguće jednostavno suziti LDT ocjenu nanosekundnog impulsa na onu ultrabrzog impulsa, jer je fizički mehanizam oštećenja drugačiji. Stoga će, pod istim uvjetima upotrebe (npr. valna duljina, trajanje impulsa i brzina ponavljanja), optički uređaj s dovoljno visokom LDT ocjenom biti najbolji optički uređaj za vašu specifičnu primjenu. Optika testirana pod različitim uvjetima nije reprezentativna za stvarne performanse iste optike u sustavu.
Slika 1: Mehanizmi oštećenja uzrokovanih laserom s različitim trajanjima impulsa
Vrijeme objave: 24. lipnja 2024.