Egyedülállóultragyors lézerelső rész
Az ultragyors egyedülálló tulajdonságailézerek
Az ultragyors lézerek ultrarövid impulzusideje egyedi tulajdonságokat ad ezeknek a rendszereknek, amelyek megkülönböztetik őket a hosszú impulzusú vagy folyamatos hullámú (CW) lézerektől. Egy ilyen rövid impulzus generálásához széles spektrumú sávszélességre van szükség. Az impulzus alakja és a központi hullámhossz határozza meg azt a minimális sávszélességet, amely egy adott időtartamú impulzusok generálásához szükséges. Ezt a kapcsolatot általában az idő-sávszélesség szorzattal (TBP) 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, Δv pedig a frekvencia sávszélessége. Lényegében az egyenlet azt mutatja, hogy fordított összefüggés van a spektrum sávszélessége és az impulzus időtartama között, ami azt jelenti, hogy az impulzus időtartamának csökkenésével az impulzus generálásához szükséges sávszélesség nő. Az 1. ábra azt a minimális sávszélességet mutatja, amely több különböző impulzusidőtartam támogatásához szükséges.
1. ábra: A támogatáshoz szükséges minimális spektrális sávszélességlézerimpulzusok10 ps (zöld), 500 fs (kék) és 50 fs (piros)
Az ultragyors lézerek technikai kihívásai
Az ultragyors lézerek széles spektrális sávszélességét, csúcsteljesítményét és rövid impulzusidejét megfelelően kezelni kell a rendszerben. Gyakran az egyik legegyszerűbb megoldás ezekre a kihívásokra a lézerek széles spektrumú teljesítménye. Ha a múltban elsősorban hosszabb impulzusú vagy folyamatos hullámú lézereket használt, előfordulhat, hogy meglévő optikai alkatrészkészlete nem képes visszaverni vagy továbbítani az ultragyors impulzusok teljes sávszélességét.
Lézerkárosodás küszöbértéke
Az ultragyors optika a hagyományos lézerforrásokhoz képest jelentősen eltér és nehezebben navigálható lézerkárosodási küszöbértékkel (LDT) is rendelkezik. Amikor optikát biztosítanaknanoszekundumos impulzuslézerek, az LDT értékek általában 5-10 J/cm2 nagyságrendűek. Az ultragyors optikák esetében ilyen nagyságrendű értékek gyakorlatilag ismeretlenek, mivel az LDT értékek nagyobb valószínűséggel <1 J/cm2 nagyságrendűek, általában közelebb vannak a 0,3 J/cm2-hez. Az LDT amplitúdójának szignifikáns változása a különböző impulzusok időtartama alatt az impulzus időtartamokon alapuló lézersérülési mechanizmus eredménye. Nanoszekundumos vagy hosszabb lézerekhezimpulzuslézerek, a fő károsodást okozó mechanizmus a hőfűtés. A bevonat és az aljzat anyagai aoptikai eszközökelnyelik a beeső fotonokat és felmelegítik őket. Ez az anyag kristályrácsának torzulásához vezethet. A hőtágulás, a repedés, az olvadás és a rácsos alakváltozás a leggyakoribb hőkárosodási mechanizmusok.lézeres források.
Az ultragyors lézereknél azonban maga az impulzus időtartama gyorsabb, mint a lézertől az anyagrácsig terjedő hőátadás időskálája, így nem a hőhatás a fő oka a lézer okozta károsodásnak. Ehelyett az ultragyors lézer csúcsteljesítménye a károsodási mechanizmust nemlineáris folyamatokká alakítja át, mint például több foton abszorpció és ionizáció. Emiatt nem lehet egy nanoszekundumos impulzus LDT-értékét egyszerűen egy ultragyors impulzusra szűkíteni, mert a károsodás fizikai mechanizmusa más. Ezért azonos használati feltételek mellett (pl. hullámhossz, impulzus időtartama és ismétlési gyakoriság) egy kellően magas LDT-besorolású optikai eszköz lesz a legjobb optikai eszköz az Ön konkrét alkalmazásához. A különböző körülmények között tesztelt optika nem reprezentálja a rendszerben lévő ugyanazon optika tényleges teljesítményét.
1. ábra: A lézer okozta károsodás mechanizmusai különböző impulzusidőtartam mellett
Feladás időpontja: 2024. június 24