Unigrywlaser ultrafastrhan dau
Gwasgariad a lledaenu pwls: gwasgariad oedi grŵp
Un o'r heriau technegol anoddaf a gafwyd wrth ddefnyddio laserau ultrafast yw cynnal hyd y corbys ultra-byr a allyrrir i ddechrau gan ylaser. Mae corbys ultrafast yn agored iawn i ystumio 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 ultrafast allyrru corbys gyda hyd o 50 eiliad, gellir eu chwyddo mewn pryd trwy ddefnyddio drychau a lensys i drosglwyddo'r pwls i'r lleoliad targed, neu hyd yn oed drosglwyddo'r pwls trwy aer.
Mae'r ystumiad amser hwn yn cael ei feintioli gan ddefnyddio mesur o'r enw Gwasgariad Gohiriedig Grŵp (GDD), a elwir hefyd yn wasgariad ail-orchymyn. Mewn gwirionedd, mae yna hefyd dermau gwasgariad lefel uwch a allai effeithio ar ddosbarthiad amser corbys laser ultrafart, ond yn ymarferol, mae'n ddigonol fel arfer dim ond archwilio effaith y GDD. Mae GDD yn werth sy'n ddibynnol ar amledd sy'n gymesur yn llinol â thrwch deunydd penodol. Yn nodweddiadol mae gan opteg trosglwyddo fel lens, ffenestr, a chydrannau gwrthrychol werthoedd GDD positif, sy'n dangos y gall corbys cywasgedig roi hyd pwls hirach i'r opteg trosglwyddo na'r rhai a allyrrir ganSystemau Laser. Mae cydrannau ag amleddau is (h.y., tonfeddi hirach) yn lluosogi'n gyflymach na chydrannau ag amleddau uwch (h.y., tonfeddi byrrach). Wrth i'r pwls fynd trwy fwy a mwy o bwys, bydd y donfedd yn y pwls yn parhau i ymestyn ymhellach ac ymhellach mewn pryd. 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 pwls sylweddol.
Cymwysiadau Laser Ultrafast
sbectrosgopeg
Ers dyfodiad ffynonellau laser ultrafast, mae sbectrosgopeg wedi bod yn un o'u prif feysydd cais. Trwy leihau hyd y pwls i femtoseconds neu hyd yn oed attoseconds, gellir cyflawni prosesau deinamig mewn ffiseg, cemeg a bioleg a oedd yn hanesyddol amhosibl eu harsylwi. Un o'r prosesau allweddol yw symud atomig, ac mae arsylwi cynnig atomig wedi gwella'r ddealltwriaeth wyddonol o brosesau sylfaenol fel dirgryniad moleciwlaidd, daduniad moleciwlaidd a throsglwyddo egni mewn proteinau ffotosynthetig.
bioimaging
Mae laserau ultrafast 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 yn y gofod ac amser. Mae'r mecanwaith aflinol hwn yn gwella datrysiad delweddu trwy leihau signalau fflwroleuedd cefndir yn sylweddol sy'n pla astudiaethau o brosesau un ffoton. Dangosir y cefndir signal symlach. Mae rhanbarth cyffroi llai y microsgop aml -ffoton hefyd yn atal ffototoxicity ac yn lleihau difrod i'r sampl.
Ffigur 1: Diagram enghreifftiol o lwybr trawst mewn arbrawf microsgop aml-ffoton
Prosesu deunydd laser
Mae ffynonellau laser ultrafast hefyd wedi chwyldroi micromachining laser a phrosesu deunydd oherwydd y ffordd unigryw y mae corbys ultrashort yn rhyngweithio â deunyddiau. Fel y soniwyd yn gynharach, wrth drafod LDT, mae hyd y pwls ultrafast yn gyflymach na graddfa amser y trylediad gwres i ddellt y deunydd. Mae laserau ultrafast yn cynhyrchu parth llawer llai yr effeithir arnolaserau pyls nanosecond, gan arwain at golledion toriad is a pheiriannu mwy manwl gywir. Mae'r egwyddor hon hefyd yn berthnasol i gymwysiadau meddygol, lle mae manwl gywirdeb cynyddol torri laser ultrafart yn helpu i leihau difrod i feinwe gyfagos ac yn gwella profiad y claf yn ystod llawdriniaeth laser.
Corbys Attosecond: Dyfodol laserau ultrafast
Wrth i ymchwil barhau i hyrwyddo laserau ultrafast, 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 yr ystod tonfedd uwchfioled eithafol (XUV). Mae corbys Attosecond yn caniatáu olrhain symudiad electron a 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 sy'n digwydd gyda Femtosecond a Picosecondffynonellau laser.
Amser Post: Mehefin-25-2024