Egyedülállóultragyorsó lézerelső rész
Az ultragyors egyedi tulajdonságailézer
Az ultragyors lézerek rendkívül rövid impulzusának időtartama ezeket a rendszereket egyedi tulajdonságokat ad, amelyek megkülönböztetik őket a hosszú impulzusos vagy folyamatos hullámú (CW) lézerektől. Egy ilyen rövid impulzus előállításához széles spektrum sávszélességre van szükség. Az impulzus alak és a központi hullámhossz határozza meg az adott időtartamú impulzusok előállításához szükséges minimális sávszélességet. Ezt a kapcsolatot általában az idő-sávszélesség-termék (TBP) alapján írják le, amely a bizonytalanság elvéből származik. A Gauss -impulzus TBP -jét a következő képlet adja meg: tbpgaussian = Δτδν≈0.441
Δτ az impulzus időtartama, és ΔV a frekvencia sávszélesség. Lényegében az egyenlet azt mutatja, hogy fordított kapcsolat van a spektrum sávszélessége és az impulzus időtartama között, ami azt jelenti, hogy az impulzus időtartama csökken, az impulzus előállításához szükséges sávszélesség. Az 1. ábra szemlélteti a több különböző impulzus időtartam támogatásához szükséges minimális sávszélességet.
1. ábra: A támogatáshoz szükséges minimális spektrális sávszélességlézerimpulzusok10 ps (zöld), 500 fs (kék) és 50 fs (piros)
Az ultragyors lézerek műszaki kihívásai
Az ultragyors lézerek széles spektrális sávszélességét, csúcsteljesítményét és rövid impulzus időtartamát megfelelően kell kezelni a rendszerben. Ezeknek a kihívásoknak az egyik legegyszerűbb megoldása a lézerek széles spektrumkibocsátása. Ha a múltban elsősorban hosszabb impulzusú vagy folyamatos hullámú lézereket használt, akkor a meglévő optikai alkatrészek készlete nem képes tükrözni vagy továbbítani az ultragyors impulzusok teljes sávszélességét.
Lézerkárosodási küszöb
Az ultragyors optikának szintén szignifikánsan eltérő és nehezebb navigálása a lézerkárosodási küszöbök (LDT) navigálása a hagyományos lézerforrásokhoz képest. Amikor optikát biztosítanaknanoszekundumos impulzusos lézerek, LDT-értékek általában 5-10 J/cm2 sorrendben vannak. Az ultragyors optika esetében az ilyen nagyságrendű értékek gyakorlatilag hallhatatlanok, mivel az LDT -értékek nagyobb valószínűséggel <1 J/cm2 sorrendben vannak, általában közelebb vannak 0,3 J/cm2 -hez. Az LDT amplitúdójának szignifikáns variációja különböző impulzus időtartam alatt az impulzus időtartamon alapuló lézerkárosodási mechanizmus eredménye. Nanosekundumos lézerekhez vagy továbbimpulzusos lézerek, a károsodást okozó fő mechanizmus a termikus fűtés. Aoptikai eszközökfelszívja az incidens fotonokat, és melegítse őket. Ez az anyag kristályrácsának torzulásához vezethet. A termikus tágulás, a repedés, az olvadás és a rács törzsek ezeknek a közös hőkárosodási mechanizmusailézerforrások.
Az ultragyors lézerek esetében azonban az impulzus időtartama gyorsabb, mint a lézerből az anyagrácsos hőátadás idő skálája, tehát a lézer által kiváltott károsodás fő oka a termikus hatás. Ehelyett az ultragyors lézer csúcsteljesítménye a károsodási mechanizmust nemlineáris folyamatokká, például a multi-foton abszorpcióvá és az ionizációvá alakítja. Ezért nem lehet egyszerűen szűkíteni a nanosekundumos impulzus LDT besorolását egy ultragyors impulzusra, mivel a károsodás fizikai mechanizmusa eltérő. Ezért ugyanazon felhasználási körülmények között (pl. Hullámhossz, impulzus időtartama és ismétlési sebessége) egy olyan optikai eszköz, amelynek elég magas LDT -besorolása lesz a legjobb optikai eszköz az adott alkalmazáshoz. Különböző körülmények között tesztelt optika nem reprezentatív az azonos optika tényleges teljesítményének a rendszerben.
1. ábra: A lézer által kiváltott károsodás mechanizmusai különböző impulzus időtartamokkal
A postai idő: június-24-2024