Jedinstvenoultrabrzi laserprvi dio
Jedinstvena svojstva ultrabrzihlaseri
Ultrakratko trajanje impulsa ultrabrzih lasera daje ovim sistemima jedinstvena svojstva koja ih razlikuju od lasera sa dugim impulsima ili lasera kontinuiranog talasa (CW). Da bi se generisao tako kratak impuls, potreban je širok spektar propusnosti. Oblik impulsa i centralna talasna dužina određuju minimalni spektar potreban za generisanje impulsa određenog trajanja. Tipično, ovaj odnos se opisuje u smislu proizvoda vremenske širine propusnosti (TBP), koji se izvodi iz principa neodređenosti. TBP Gaussovog impulsa dat je sljedećom formulom: TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ je trajanje impulsa, a Δv je frekventni opseg. U suštini, jednačina pokazuje da postoji obrnuta proporcija između propusnog opsega spektra i trajanja impulsa, što znači da se, kako se trajanje impulsa smanjuje, propusni opseg potreban za generisanje tog impulsa povećava. Slika 1 ilustruje minimalni propusni opseg potreban za podršku nekoliko različitih trajanja impulsa.
Slika 1: Minimalna spektralna širina pojasa potrebna za podrškulaserski impulsiod 10 ps (zelena), 500 fs (plava) i 50 fs (crvena)
Tehnički izazovi ultrabrzih lasera
Širok spektralni propusni opseg, vršna snaga i kratko trajanje impulsa ultrabrzih lasera moraju se pravilno upravljati u vašem sistemu. Često je jedno od najjednostavnijih rješenja za ove izazove široki spektar lasera. Ako ste u prošlosti prvenstveno koristili duže impulse ili lasere kontinuiranog vala, vaše postojeće optičke komponente možda neće moći reflektirati ili prenijeti puni propusni opseg ultrabrzih impulsa.
Prag laserskog oštećenja
Ultrabrza optika također ima značajno drugačije i teže orijentibilne pragove laserskog oštećenja (LDT) u poređenju s konvencionalnijim laserskim izvorima. Kada je optika predviđena zananosekundni pulsni laseri, LDT vrijednosti su obično reda veličine 5-10 J/cm2. Za ultrabrzu optiku, vrijednosti ove veličine su praktično nepoznate, jer su LDT vrijednosti vjerovatnije reda veličine <1 J/cm2, obično bliže 0,3 J/cm2. Značajna varijacija amplitude LDT pod različitim trajanjem impulsa rezultat je mehanizma oštećenja lasera zasnovanog na trajanju impulsa. Za nanosekundne lasere ili dužepulsirajući laseri, glavni mehanizam koji uzrokuje oštećenje je termičko zagrijavanje. Materijali premaza i podlogeoptički uređajiapsorbiraju upadne fotone i zagrijavaju ih. To može dovesti do izobličenja kristalne rešetke materijala. Termičko širenje, pucanje, topljenje i naprezanje rešetke su uobičajeni mehanizmi termičkog oštećenja ovihlaserski izvori.
Međutim, kod ultrabrzih lasera, samo trajanje impulsa je brže od vremenske skale prijenosa topline s lasera na rešetku materijala, tako da termalni učinak nije glavni uzrok oštećenja izazvanog laserom. Umjesto toga, vršna snaga ultrabrzog lasera transformira mehanizam oštećenja u nelinearne procese poput višefotonske apsorpcije i ionizacije. Zbog toga nije moguće jednostavno suziti LDT ocjenu nanosekundnog impulsa na onu ultrabrzog impulsa, jer je fizički mehanizam oštećenja drugačiji. Stoga će, pod istim uvjetima upotrebe (npr. valna dužina, trajanje impulsa i brzina ponavljanja), optički uređaj s dovoljno visokom LDT ocjenom biti najbolji optički uređaj za vašu specifičnu primjenu. Optika testirana pod različitim uvjetima nije reprezentativna za stvarne performanse iste optike u sistemu.
Slika 1: Mehanizmi oštećenja izazvanog laserom sa različitim trajanjem impulsa
Vrijeme objave: 24. juni 2024.