Edinstvenoultrahitri laserprvi del
Edinstvene lastnosti ultrahitrihlaserji
Ultra kratko trajanje impulza ultrahitrih laserjev daje tem sistemom edinstvene lastnosti, ki jih ločijo od laserjev z dolgim impulzom ali laserjev s kontinuiranim valovanjem (CW). Za generiranje tako kratkega impulza je potrebna široka pasovna širina spektra. Oblika impulza in centralna valovna dolžina določata minimalno pasovno širino, potrebno za generiranje impulzov določenega trajanja. Običajno je to razmerje opisano z uporabo produkta časovne pasovne širine (TBP), ki izhaja iz načela negotovosti. TBP Gaussovega impulza je podan z naslednjo formulo: TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ je trajanje impulza, Δv pa frekvenčna pasovna širina. V bistvu enačba kaže, da obstaja obratna sorazmernost med pasovno širino spektra in trajanjem impulza, kar pomeni, da se pasovna širina, potrebna za generiranje impulza, povečuje z zmanjševanjem trajanja impulza. Slika 1 prikazuje minimalno pasovno širino, potrebno za podporo več različnih trajanj impulzov.
Slika 1: Minimalna spektralna pasovna širina, potrebna za podporolaserski impulzi10 ps (zelena), 500 fs (modra) in 50 fs (rdeča)
Tehnični izzivi ultrahitrih laserjev
Široko spektralno pasovno širino, najvišjo moč in kratko trajanje impulza ultrahitrih laserjev je treba v vašem sistemu ustrezno upravljati. Pogosto je ena najpreprostejših rešitev za te izzive širok spekter laserjev. Če ste v preteklosti uporabljali predvsem daljše impulze ali laserje z neprekinjenim valovanjem, vaša obstoječa zaloga optičnih komponent morda ne bo mogla odbijati ali prenašati celotne pasovne širine ultrahitrih impulzov.
Prag laserske poškodbe
Ultrahitra optika ima tudi bistveno drugačne in težje obvladljive pragove laserske poškodbe (LDT) v primerjavi z bolj običajnimi laserskimi viri. Ko je optika predvidena zananosekundni impulzni laserjiVrednosti LDT so običajno v območju 5–10 J/cm2. Za ultra hitro optiko so vrednosti te velikosti praktično neznane, saj so vrednosti LDT pogosteje v območju <1 J/cm2, običajno bližje 0,3 J/cm2. Znatno nihanje amplitude LDT pri različnih trajanjih impulzov je posledica mehanizma poškodbe laserja, ki temelji na trajanju impulzov. Za nanosekundne laserje ali daljšeimpulzni laserjiGlavni mehanizem, ki povzroča poškodbe, je toplotno segrevanje. Materiali premaza in podlageoptične napraveabsorbirajo vpadne fotone in jih segrejejo. To lahko povzroči popačenje kristalne mreže materiala. Toplotno raztezanje, razpoke, taljenje in deformacija mreže so pogosti mehanizmi toplotnega poškodovanja tehlaserski viri.
Vendar pa je pri ultrahitrih laserjih samo trajanje impulza krajše od časovne lestvice prenosa toplote iz laserja v materialno mrežo, zato toplotni učinek ni glavni vzrok za poškodbe, ki jih povzroči laser. Namesto tega najvišja moč ultrahitrega laserja pretvori mehanizem poškodbe v nelinearne procese, kot sta večfotonska absorpcija in ionizacija. Zato ni mogoče preprosto zožiti ocene LDT nanosekundnega impulza na oceno ultrahitrega impulza, ker je fizični mehanizem poškodb drugačen. Zato bo pri enakih pogojih uporabe (npr. valovna dolžina, trajanje impulza in hitrost ponavljanja) optična naprava z dovolj visoko oceno LDT najboljša optična naprava za vašo specifično uporabo. Optika, preizkušena v različnih pogojih, ni reprezentativna za dejansko delovanje iste optike v sistemu.
Slika 1: Mehanizmi lasersko povzročene poškodbe z različnim trajanjem impulzov
Čas objave: 24. junij 2024