Jedinstvenultra brza laserDrugi dio
Disperzija i širenje impulsa: Raspršivanje kašnjenja u grupi
Jedan od najtežih tehničkih izazova s kojima se susreće prilikom korištenja ultra brzih lasera je održavanje trajanja ultra-kratkih impulsa koje je u početku emitiraolaser. Ultrazni impulsi vrlo su osjetljivi na vremensko izobličenje, što impulse čini duljim. Taj se učinak pogoršava kako trajanje početnog pulsa skraćuje. Dok ultra brze laseri mogu emitirati impulse u trajanju od 50 sekundi, oni se mogu vremenom pojačati pomoću ogledala i leća za prijenos impulsa na ciljano mjesto ili čak samo prenošenje impulsa kroz zrak.
Ovo vremensko izobličenje kvantificira se pomoću mjere koja se naziva grupna odgođena disperzija (GDD), poznata i kao disperzija drugog reda. U stvari, postoje i izrazi disperzije višeg reda koji mogu utjecati na vremensku raspodjelu ultrafarnih laserskih impulsa, ali u praksi je obično dovoljan samo da se ispita učinak GDD-a. GDD je vrijednost ovisna o frekvenciji koja je linearno proporcionalna debljini određenog materijala. Prijenos optika kao što su objektiv, prozor i objektivne komponente obično imaju pozitivne vrijednosti GDD -a, što ukazuje da jednom kada komprimirani impulsi mogu dati optiku prijenosa duže trajanje impulsa od onih koje emitiralaserski sustavi. Komponente s nižim frekvencijama (tj. Duljim valnim duljinama) šire se brže od komponenti s višim frekvencijama (tj. Kraće valne duljine). Kako impuls prolazi kroz sve više i više materije, valna duljina pulsa i dalje će se širiti dalje i dalje. Za kraća trajanja pulsa, a samim tim i šire širine pojasa, ovaj je učinak dodatno pretjeran i može rezultirati značajnim izobličenjem vremena impulsa.
Ultra brza laserska aplikacija
spektroskopija
Od pojave ultra brzih laserskih izvora, spektroskopija je jedno od njihovih glavnih područja primjene. Smanjivanjem trajanja impulsa na femtosekunde ili čak attosekunde, sada se mogu postići dinamički procesi u fizici, kemiji i biologiji koje je povijesno bilo nemoguće promatrati. Jedan od ključnih procesa je atomsko gibanje, a promatranje atomskog gibanja poboljšalo je znanstveno razumijevanje temeljnih procesa kao što su molekularna vibracija, molekularna disocijacija i prijenos energije u fotosintetskim proteinima.
bioimagiranje
Ultrafazni laseri vršne snage podržavaju nelinearne procese i poboljšavaju razlučivost biološkog snimanja, poput multifotonske mikroskopije. U multifonskom sustavu, kako bi se stvorio nelinearni signal iz biološkog medija ili fluorescentnog cilja, dva se fotona moraju preklapati u prostoru i vremenu. Ovaj nelinearni mehanizam poboljšava rezoluciju snimanja značajno smanjujući pozadinske fluorescentne signale koje kuge studije jednofotonskih procesa. Ilustrirana je pojednostavljena pozadina signala. Manje područje pobude multifotonskog mikroskopa također sprječava fototoksičnost i minimizira oštećenja u uzorku.
Slika 1: Primjer dijagrama staze snopa u eksperimentu s multifotonskim mikroskopom
Obrada laserskog materijala
Ultrazni laserski izvori također su revolucionirali lasersku mikroračunalu i obradu materijala zbog jedinstvenog načina na koji Ultrashort impulsi komuniciraju s materijalima. Kao što je spomenuto ranije, kada se raspravlja o LDT -u, trajanje ultra brzog impulsa je brže od vremenske skale toplinske difuzije u rešetku materijala. Ultra brzi laseri proizvode mnogo manju zonu zahvaćenu toplinom odNanosekundi pulsirani laseri, što rezultira nižim gubicima rez i preciznijem obradom. Ovaj je princip primjenjiv i na medicinske primjene, gdje povećana preciznost rezanja ultrafart-lasera pomaže u smanjenju oštećenja okolnog tkiva i poboljšava iskustvo pacijenta tijekom laserske operacije.
Attosekundi impulsa: Budućnost ultra brzih lasera
Kako istraživanja i dalje napreduju ultra brze lasere, razvijaju se novi i poboljšani izvori svjetlosti s kraćim trajanjem impulsa. Da bi stekli uvid u brže fizičke procese, mnogi se istraživači fokusiraju na stvaranje attosekundi impulsa-oko 10-18 s u ekstremnom rasponu valne duljine ultraljubičastog (XUV). Attosekundi impulsa omogućuju praćenje kretanja elektrona i poboljšati naše razumijevanje elektroničke strukture i kvantne mehanike. Iako će integracija XUV attosekundnih lasera u industrijske procese tek postići značajan napredak, kontinuirano istraživanje i napredak na terenu gotovo će sigurno gurnuti ovu tehnologiju iz laboratorija i u proizvodnju, kao što je to bio slučaj s femtosekundom i picosekundomlaserski izvori.
Post Vrijeme: lipnja-25-2024