Edinstven ultrafast laser prvi del

EdinstvenoUltrafast laserPrvi del

Edinstvene lastnosti Ultrafastlaserji
Ultra kratkotrajno trajanje ultra hitrih laserjev daje tem sistemom edinstvene lastnosti, ki jih razlikujejo od laserjev z dolgimi impulznimi ali neprekinjenimi valovi (CW). Za ustvarjanje tako kratkega impulza je potrebna široka pasovna širina spektra. Oblika impulza in centralna valovna dolžina določata najmanjšo pasovno širino, potrebno za ustvarjanje impulzov določenega trajanja. Običajno je to razmerje opisano v smislu izdelka 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 obratno razmerje med pasovno širino spektra in trajanje impulza, kar pomeni, da se s trajanje impulza zmanjšuje pasovna širina za ustvarjanje tega povečanja impulza. Slika 1 prikazuje najmanjšo pasovno širino, potrebno za podporo več različnih trajanje impulza.

Slika 1: Za podporo je potrebna minimalna spektralna pasovna širinaLaserski impulzi10 ps (zelena), 500 Fs (modre) in 50 fs (rdeča)

Tehnični izzivi ultrafast laserjev
V vašem sistemu je treba pravilno upravljati široko spektralno pasovno širino, največjo moč in kratko trajanje ultra hitrih laserjev. Pogosto je ena najpreprostejših rešitev teh izzivov širok spekter iz laserjev. Če ste v preteklosti uporabljali predvsem daljše impulzne ali neprekinjene valove, vaša obstoječa zaloga optičnih komponent morda ne bo mogla odsevati ali prenašati celotne pasovne širine ultrafaznih impulzov.

Laserski prag poškodbe
Ultrafast Optics ima tudi bistveno drugačno in težje krmariti po laserskih pragovih poškodb (LDT) v primerjavi z bolj običajnimi laserskimi viri. Kadar je na voljo optikaNanosekundne impulzne laserje, Vrednosti LDT so običajno v vrstnem redu 5-10 j/cm2. Za ultra hitre optike vrednosti takšne razsežnosti praktično niso slišane, saj so vrednosti LDT bolj verjetno, da bodo v vrstnem redu <1 J/cm2, običajno bližje 0,3 J/cm2. Pomembno nihanje amplitude LDT pod različnimi trajanjem impulza je rezultat mehanizma laserskih poškodb, ki temelji na trajanju impulza. Za nanosekundne laserje ali dljeimpulzni laserji, glavni mehanizem, ki povzroča poškodbe, je toplotno ogrevanje. Materiali za prevleko in substratoptične napraveAbsorbirajo vpadne fotone in jih ogrejte. To lahko privede do izkrivljanja kristalne rešetke materiala. Toplotna ekspanzija, razpoka, taljenje in rešetka so pogosti mehanizmi za toplotno poškodbo tehLaserski viri.

Vendar pa je za ultra hitre laserje samo trajanje impulza hitrejše od časovne lestvice prenosa toplote iz laserja na materialno rešetko, zato toplotni učinek ni glavni vzrok poškodb, ki jih povzroča laser. Namesto tega najvišja moč ultrafaznega laserja pretvori mehanizem poškodb v nelinearne procese, kot sta večfotonska absorpcija in ionizacija. Zato ni mogoče preprosto zožiti LDT ocene nanosekundnega impulza na ultra hitri impulz, ker je fizični mehanizem škode drugačen. Zato bo pod enakimi pogoji uporabe (npr. Valovna dolžina, trajanje impulza in hitrost ponavljanja) optična naprava z dovolj visoko oceno LDT najboljša optična naprava za vašo posebno aplikacijo. Optika, preizkušena v različnih pogojih, ni reprezentativna za dejansko delovanje iste optike v sistemu.

Slika 1: Mehanizmi poškodbe, povzročene z laserjem, z različnimi trajanjem impulza