Unigrywlaser tra chyflymrhan dau
Gwasgariad a lledu curiad y galon: gwasgariad oedi grŵp
Un o'r heriau technegol anoddaf a wynebir wrth ddefnyddio laserau tra chyflym yw cynnal hyd y corbys uwch-fyr a allyrrir i ddechrau gan ylaser. Mae corbys gwibgyswllt yn agored iawn i afluniad amser, sy'n gwneud y corbys yn hirach. Mae'r effaith hon yn gwaethygu wrth i hyd y pwls cychwynnol fyrhau. Er y gall laserau gwibgyswllt allyrru corbys am gyfnod o 50 eiliad, gellir eu chwyddo mewn amser trwy ddefnyddio drychau a lensys i drosglwyddo'r pwls i'r lleoliad targed, neu hyd yn oed drosglwyddo'r pwls trwy aer.
Mae afluniad y tro hwn yn cael ei feintioli gan ddefnyddio mesur o'r enw gwasgariad oedi grŵp (GDD), a elwir hefyd yn wasgariad ail drefn. Mewn gwirionedd, mae yna dermau gwasgariad uwch hefyd a allai effeithio ar ddosbarthiad amser corbys laser ultrafart, ond yn ymarferol, mae'n ddigon fel arfer i archwilio effaith y GDD yn unig. Mae GDD yn werth sy'n dibynnu ar amledd sy'n gymesur yn llinol â thrwch deunydd penodol. Yn nodweddiadol mae gan opteg trosglwyddo fel lens, ffenestri, a chydrannau gwrthrychol werthoedd GDD positif, sy'n dangos y gall corbys sydd wedi'u cywasgu roi hyd pwls hirach i'r opteg trosglwyddo na'r rhai a allyrrir gansystemau laser. Mae cydrannau ag amleddau is (hy, tonfeddi hirach) yn lluosogi'n gyflymach na chydrannau ag amleddau uwch (hy, tonfeddi byrrach). Wrth i'r pwls fynd trwy fwy a mwy o fater, bydd y donfedd yn y pwls yn parhau i ymestyn ymhellach ac ymhellach mewn amser. Ar gyfer cyfnodau pwls byrrach, ac felly lled band ehangach, mae'r effaith hon yn cael ei gorliwio ymhellach a gall arwain at ystumio amser curiad y galon yn sylweddol.
Cymwysiadau laser tra chyflym
sbectrosgopeg
Ers dyfodiad ffynonellau laser tra chyflym, mae sbectrosgopeg wedi bod yn un o'u prif feysydd cymhwyso. Trwy leihau hyd curiad y galon i femtoeiliadau neu hyd yn oed attoeiliadau, gellir bellach gyflawni prosesau deinamig mewn ffiseg, cemeg a bioleg yr oedd yn hanesyddol amhosibl eu harsylwi. Un o'r prosesau allweddol yw mudiant atomig, ac mae arsylwi mudiant atomig wedi gwella'r ddealltwriaeth wyddonol o brosesau sylfaenol megis dirgryniad moleciwlaidd, daduniad moleciwlaidd a throsglwyddo egni mewn proteinau ffotosynthetig.
bioddelweddu
Mae laserau tra-chyflym pŵer brig yn cefnogi prosesau aflinol ac yn gwella datrysiad ar gyfer delweddu biolegol, megis microsgopeg aml-ffoton. Mewn system aml-ffoton, er mwyn cynhyrchu signal aflinol o gyfrwng biolegol neu darged fflwroleuol, rhaid i ddau ffoton orgyffwrdd mewn gofod ac amser. Mae'r mecanwaith aflinol hwn yn gwella datrysiad delweddu trwy leihau'n sylweddol arwyddion fflworoleuedd cefndirol sy'n plagio astudiaethau o brosesau un ffoton. Dangosir cefndir y signal symlach. Mae rhanbarth cynhyrfu llai y microsgop amlffoton hefyd yn atal ffotowenwynig ac yn lleihau'r difrod i'r sampl.
Ffigur 1: Diagram enghreifftiol o lwybr trawst mewn arbrawf microsgop aml-ffoton
Prosesu deunydd laser
Mae ffynonellau laser tra chyflym hefyd wedi chwyldroi micro-beiriannu laser a phrosesu deunyddiau oherwydd y ffordd unigryw y mae corbys ultrashort yn rhyngweithio â deunyddiau. Fel y soniwyd yn gynharach, wrth drafod LDT, mae hyd pwls cyflym iawn yn gyflymach na graddfa amser trylediad gwres i mewn i dellt y deunydd. Mae laserau tra chyflym yn cynhyrchu parth sy'n cael ei effeithio gan wres llawer llai nalaserau pwls nanosecond, gan arwain at golledion toriad is a pheiriannu mwy manwl gywir. Mae'r egwyddor hon hefyd yn berthnasol i gymwysiadau meddygol, lle mae cywirdeb cynyddol torri laser ultrafart yn helpu i leihau difrod i'r meinwe o amgylch ac yn gwella profiad y claf yn ystod llawdriniaeth laser.
Codlysiau attosecond: dyfodol laserau tra chyflym
Wrth i ymchwil barhau i ddatblygu laserau gwibgyswllt, mae ffynonellau golau newydd a gwell gyda chyfnodau pwls byrrach yn cael eu datblygu. Er mwyn cael mewnwelediad i brosesau corfforol cyflymach, mae llawer o ymchwilwyr yn canolbwyntio ar gynhyrchu corbys attosecond - tua 10-18 s yn ystod tonfedd uwchfioled eithafol (XUV). Mae corbys Attosecond yn caniatáu olrhain mudiant electronau ac yn gwella ein dealltwriaeth o strwythur electronig a mecaneg cwantwm. Er nad yw integreiddio laserau attosecond XUV i brosesau diwydiannol wedi gwneud cynnydd sylweddol eto, bydd ymchwil a datblygiadau parhaus yn y maes bron yn sicr yn gwthio'r dechnoleg hon allan o'r labordy ac i weithgynhyrchu, fel sydd wedi digwydd gyda femtosecond a picosecond.ffynonellau laser.
Amser postio: Mehefin-25-2024