Laser Ultrafast Unigryw Rhan Un

Unigrywlaser ultrafastRhan Un

Priodweddau unigryw o ultrafastlaserau
Mae hyd pwls uwch-fer laserau ultrafast yn rhoi priodweddau unigryw i'r systemau hyn sy'n eu gwahaniaethu oddi wrth laserau pwls hir neu don barhaus (CW). Er mwyn cynhyrchu pwls mor fyr, mae angen lled band sbectrwm eang. Mae'r siâp pwls a'r donfedd ganolog yn pennu'r lled band lleiaf sy'n ofynnol i gynhyrchu corbys o hyd penodol. Yn nodweddiadol, disgrifir y berthynas hon yn nhermau'r cynnyrch lled band-amser (TBP), sy'n deillio o'r egwyddor ansicrwydd. Rhoddir TBP y pwls Gaussaidd gan y fformiwla ganlynol: tbpgaussian = ΔτΔν≈0.441
Δτ yw hyd y pwls ac ΔV yw'r lled band amledd. Yn y bôn, mae'r hafaliad yn dangos bod perthynas wrthdro rhwng lled band sbectrwm a hyd pwls, sy'n golygu, wrth i hyd y pwls leihau, bod y lled band sy'n ofynnol i gynhyrchu'r pwls hwnnw'n cynyddu. Mae Ffigur 1 yn dangos yr isafswm lled band sy'n ofynnol i gynnal sawl cyfnod pwls gwahanol.

Ffigur 1: Isafswm lled band sbectrol sy'n ofynnol i gefnogicorbys lasero 10 ps (gwyrdd), 500 fs (glas), a 50 fs (coch)

Heriau technegol laserau ultrafast
Rhaid rheoli'r lled band sbectrol eang, pŵer brig, a hyd pwls byr laserau ultrafast yn iawn yn eich system. Yn aml, un o'r atebion symlaf i'r heriau hyn yw allbwn sbectrwm eang laserau. Os ydych chi wedi defnyddio laserau pwls hirach neu don barhaus yn bennaf yn y gorffennol, efallai na fydd eich stoc bresennol o gydrannau optegol yn gallu adlewyrchu na throsglwyddo lled band llawn corbys ultrafast.

Trothwy difrod laser
Mae gan opteg ultrafast hefyd drothwyon difrod laser sylweddol wahanol ac anoddach i'w llywio (LDT) o gymharu â ffynonellau laser mwy confensiynol. Pan ddarperir ar gyfer opteglaserau pyls nanosecond, Mae gwerthoedd LDT fel arfer yn nhrefn 5-10 J/cm2. Ar gyfer opteg ultrafast, nid yw gwerthoedd y maint hwn yn ymarferol anhysbys, gan fod gwerthoedd LDT yn fwy tebygol o fod ar drefn <1 J/cm2, fel arfer yn agosach at 0.3 J/cm2. Mae'r amrywiad sylweddol o osgled LDT o dan wahanol gyfnodau pwls yn ganlyniad mecanwaith difrod laser yn seiliedig ar gyfnodau pwls. Ar gyfer laserau nanosecond neu hirachlaserau pylsog, y prif fecanwaith sy'n achosi difrod yw gwresogi thermol. Deunyddiau cotio a swbstrad yDyfeisiau OptegolAmsugno'r ffotonau digwyddiad a'u cynhesu. Gall hyn arwain at ystumio dellt grisial y deunydd. Ehangu thermol, cracio, toddi a straen dellt yw mecanweithiau difrod thermol cyffredin y rhainffynonellau laser.

Fodd bynnag, ar gyfer laserau ultrafast, mae hyd y pwls ei hun yn gyflymach na graddfa amser trosglwyddo gwres o'r laser i'r dellt deunydd, felly nid yr effaith thermol yw prif achos difrod a achosir gan laser. Yn lle, mae pŵer brig y laser ultrafast yn trawsnewid y mecanwaith difrod yn brosesau aflinol fel amsugno ac ïoneiddio aml-ffoton. Dyma pam nad yw'n bosibl culhau sgôr LDT pwls nanosecond i sgôr pwls ultrafast, oherwydd bod mecanwaith corfforol difrod yn wahanol. Felly, o dan yr un amodau defnyddio (ee, tonfedd, hyd pwls, a chyfradd ailadrodd), dyfais optegol sydd â sgôr LDT ddigon uchel fydd y ddyfais optegol orau ar gyfer eich cais penodol. Nid yw opteg a brofir o dan wahanol amodau yn cynrychioli perfformiad gwirioneddol yr un opteg yn y system.

Ffigur 1: Mecanweithiau difrod a achosir gan laser gyda gwahanol gyfnodau pwls