Áttekintésimpulzuslézerek
A legközvetlenebb módja a generálásnaklézerAz impulzusok előállításának egyik módja egy modulátor hozzáadása a folyamatos lézer külsejéhez. Ez a módszer a leggyorsabb pikoszekundumos impulzust képes előállítani, bár egyszerű, de a hulladék fényenergia és a csúcsteljesítmény nem haladhatja meg a folyamatos fényteljesítményt. Ezért a lézerimpulzusok előállításának hatékonyabb módja a lézerüregben történő moduláció, az energia tárolása az impulzussorozat kikapcsolási idején, és a bekapcsolási időben történő felszabadítása. A lézerüreg-modulációval impulzusok előállítására használt négy gyakori technika az erősítéskapcsolás, a Q-kapcsolás (veszteségkapcsolás), az üregkiürítés és a módusreteszelés.
Az erősítéskapcsoló rövid impulzusokat generál a pumpálási teljesítmény modulálásával. Például a félvezető erősítéskapcsolásos lézerek árammodulációval néhány nanoszekundumtól száz pikoszekundumig terjedő impulzusokat tudnak generálni. Bár az impulzusenergia alacsony, ez a módszer nagyon rugalmas, például állítható ismétlési frekvenciát és impulzusszélességet biztosít. 2018-ban a Tokiói Egyetem kutatói beszámoltak egy femtoszekundumos erősítéskapcsolásos félvezető lézerről, amely áttörést jelentett egy 40 éves műszaki szűk keresztmetszetben.
Az erős nanoszekundumos impulzusokat általában Q-kapcsolású lézerek generálják, amelyeket több körben bocsátanak ki az üregben, és az impulzus energiája a rendszer méretétől függően néhány millijoule és több joule közötti tartományba esik. A közepes energiájú (általában 1 μJ alatti) pikoszekundumos és femtoszekundumos impulzusokat főként móduskapcsolt lézerek generálják. A lézerrezonátorban egy vagy több ultrarövid impulzus található, amelyek folyamatosan ciklikusan ismétlődnek. Minden üregen belüli impulzus egy impulzust továbbít a kimeneti csatolótükrön keresztül, és az újrafrekvenciája általában 10 MHz és 100 GHz között van. Az alábbi ábra egy teljesen normális diszperziós (ANDi) disszipatív szoliton femtoszekundumos...szálas lézerkészülék, amelyek nagy része a Thorlabs szabványos alkatrészeiből (szál, lencse, foglalat és elmozdulásmérő asztal) építhető.
Az üregürítési technika alkalmazhatóQ-kapcsolású lézerekrövidebb impulzusok és móduskapcsolt lézerek előállításához az impulzusenergia növelése alacsonyabb újrafrekvenciával.
Időtartománybeli és frekvenciatartománybeli impulzusok
Az impulzus lineáris alakja az idő függvényében általában viszonylag egyszerű, és Gauss- és sech²-függvényekkel fejezhető ki. Az impulzusidőt (más néven impulzusszélességet) leggyakrabban a félmagasság-szélesség (FWHM) értékével fejezik ki, azaz azzal a szélességgel, amelyen az optikai teljesítmény legalább a csúcsteljesítmény fele; a Q-kapcsolású lézer nanoszekundumos rövid impulzusokat generál a következőkön keresztül:
A móduskapcsolt lézerek ultrarövid impulzusokat (USP) állítanak elő, amelyek nagyságrendileg néhány tíz pikoszekundumtól femtoszekundumig terjednek. A nagysebességű elektronika csak akár néhány tíz pikoszekundumot is képes mérni, a rövidebb impulzusok pedig csak tisztán optikai technológiákkal, például autokorrelátorokkal, FROG-gal és SPIDER-rel mérhetők. Míg a nanoszekundumos vagy hosszabb impulzusok alig változtatják meg az impulzusszélességüket, miközben haladnak, még nagy távolságokon is, az ultrarövid impulzusokat számos tényező befolyásolhatja:
A diszperzió jelentős impulzuskiszélesedést eredményezhet, de ellentétes diszperzióval újra összenyomható. A következő ábra bemutatja, hogyan kompenzálja a Thorlabs femtoszekundumos impulzuskompresszora a mikroszkóp diszperzióját.
A nemlinearitás általában nem befolyásolja közvetlenül az impulzusszélességet, de szélesíti a sávszélességet, így az impulzus fogékonyabb a diszperzióra a terjedés során. Bármely típusú szál, beleértve a korlátozott sávszélességű egyéb erősítő közegeket is, befolyásolhatja a sávszélesség vagy az ultrarövid impulzus alakját, és a sávszélesség csökkenése időbeli kiszélesedéshez vezethet; Vannak olyan esetek is, amikor az erősen csiripelt impulzus impulzusszélessége rövidebbé válik, amikor a spektrum szűkül.
Közzététel ideje: 2024. február 5.