EdinstvenoUltrafast laserDrugi del
Disperzija in širjenje impulzov: disperzija skupine skupin
Eden najtežjih tehničnih izzivov, ki se srečujejo pri uporabi ultra hitrih laserjev, je ohranjanje trajanja ultra kratkih impulzov, ki jih sprva oddajalaser. Ultra hitri impulzi so zelo dovzetni za časovno popačenje, zaradi česar impulzi daljši. Ta učinek se poslabša, ko se trajanje začetnega impulza skrajša. Medtem ko ultra hitri laserji lahko oddajajo impulze s trajanjem 50 sekund, jih lahko s časom povečamo z uporabo ogledal in leč za prenos impulza na ciljno lokacijo ali celo samo prenos impulza skozi zrak.
Tokrat izkrivljanje količinsko določimo z uporabo ukrepa, imenovanega skupina za zamudo z zamudo (GDD), znan tudi kot disperzija drugega reda. Pravzaprav obstajajo tudi disperzijski izrazi višjega reda, ki lahko vplivajo na časovno porazdelitev ultrafart-laserskih impulzov, vendar v praksi običajno zadostuje samo za preučitev učinka GDD. GDD je odvisna od frekvence, ki je linearno sorazmerna z debelino danega materiala. Optika prenosa, kot so leče, okenske in objektivne komponente, imajo običajno pozitivne vrednosti GDD, kar kaže, da lahko enkrat stisnjeni impulzi dajo prenosnem optiku daljše trajanje impulza kot tiste, ki jih oddajajoLaserski sistemi. Komponente z nižjimi frekvencami (tj. Daljše valovne dolžine) se širijo hitreje kot komponente z višjimi frekvencami (tj. Krajše valovne dolžine). Ko impulz prehaja skozi vedno več snovi, se bo valovna dolžina v impulzu še naprej in naprej širila. Za krajše trajanje impulza in zato širše pasovne širine je ta učinek še pretirano in lahko povzroči znatno izkrivljanje časa pulza.
Ultrafast laserske aplikacije
Spektroskopija
Od pojava ultrafast laserskih virov je bila spektroskopija eno njihovih glavnih področij. Z zmanjšanjem trajanja impulza na femtosekund ali celo atosekund je mogoče zdaj doseči dinamične procese v fiziki, kemiji in biologiji, ki jih je bilo zgodovinsko nemogoče opazovati. Eden ključnih procesov je atomsko gibanje in opazovanje atomskega gibanja je izboljšalo znanstveno razumevanje temeljnih procesov, kot so molekularna vibracija, molekularna disociacija in prenos energije v fotosintetskih beljakovinah.
Bioimaging
Ultrafast laserji Peak-Power podpirajo nelinearne procese in izboljšujejo ločljivost biološkega slikanja, kot je večfotonska mikroskopija. V večfotonskem sistemu se morata dva fotona v prostoru in času prekrivati nelinearni signal iz biološkega medija ali fluorescenčnega cilja. Ta nelinearni mehanizem izboljšuje ločljivost slikanja z znatnim zmanjšanjem signalov fluorescence v ozadju, ki plavajo študije enofotonskih procesov. Prikazano je poenostavljeno ozadje signala. Manjša območje vzbujanja multifotonskega mikroskopa tudi preprečuje fototoksičnost in zmanjša poškodbe vzorca.
Slika 1: Primer diagram poti žarka v eksperimentu z več fotonskim mikroskopom
Obdelava laserskega materiala
Ultra hitri laserski viri so prav tako revolucionirali lasersko mikromahiniranje in obdelavo materiala zaradi edinstvenega načina, kako ultrashortni impulzi medsebojno vplivajo na materiale. Kot smo že omenili, je pri razpravljanju o LDT trajanje ultra hitrejšega impulza hitrejše od časovne lestvice toplotne difuzije v rešetko materiala. Ultra hitri laserji proizvajajo veliko manjše toplotno prizadeto območje kotNanosekundne impulzne laserje, kar ima za posledico nižje izgube zareza in natančnejšo obdelavo. To načelo je uporabno tudi za medicinske aplikacije, kjer povečana natančnost rezanja ultrafart-laserja pomaga zmanjšati škodo na okoliškem tkivu in izboljšuje izkušnjo bolnika med lasersko operacijo.
Atosekundne impulze: prihodnost ultrafast laserjev
Ker raziskave še naprej napredujejo ultra hitrim laserjem, se razvijajo novi in izboljšani svetlobni viri s krajšimi trajanjem impulza. Da bi dobili vpogled v hitrejše fizične procese, se mnogi raziskovalci osredotočajo na generiranje atosekundnih impulzov-približno 10-18 s v ekstremnem ultravijoličnem (XUV) valovni dolžini. Atosekundne impulze omogočajo sledenje gibanju elektronov in izboljšajo naše razumevanje elektronske strukture in kvantne mehanike. Medtem ko integracija XUV Attosecond Lasers v industrijske procese še ni dosegla znatnega napredka, bodo stalne raziskave in napredek na tem področju skoraj zagotovo izrinile to tehnologijo iz laboratorija in v proizvodnjo, kot je bilo to primer pri Femtosecond in PicosecondLaserski viri.
Čas objave: junij-25-2024