Jedinstvenoultrabrzi laserprvi dio
Jedinstvena svojstva ultrabrzelaseri
Ultra-kratko trajanje impulsa ultrabrzih lasera daje ovim sistemima jedinstvena svojstva koja ih razlikuju od dugopulsnih ili kontinuiranih (CW) lasera. Da bi se generisao tako kratak impuls, potreban je propusni opseg širokog spektra. Oblik impulsa i centralna talasna dužina određuju minimalnu širinu pojasa potrebnu za generisanje impulsa određenog trajanja. Tipično, ovaj odnos se opisuje u smislu proizvoda vremenskog opsega (TBP), koji je izveden iz principa nesigurnosti. TBP Gaussovog pulsa je dat sljedećom formulom: TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ je trajanje impulsa, a Δv je frekvencijski opseg. U suštini, jednačina pokazuje da postoji inverzna veza između širine spektra i trajanja impulsa, što znači da kako se trajanje impulsa smanjuje, širina pojasa potrebna za generiranje tog impulsa raste. Slika 1 ilustruje minimalnu širinu pojasa potrebnu 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
Široki spektralni 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 izlaznih lasera. Ako ste u prošlosti prvenstveno koristili duže pulsne ili kontinuirane talase, vaša postojeća zaliha optičkih komponenti možda neće moći reflektirati ili prenijeti punu širinu opsega ultrabrzih impulsa.
Prag oštećenja lasera
Ultrabrza optika također ima značajno različite i teže navigacijske pragove laserskog oštećenja (LDT) u usporedbi s konvencionalnijim laserskim izvorima. Kada je predviđena optikananosekundni pulsni laseri, LDT vrijednosti su obično reda veličine 5-10 J/cm2. Za ultrabrzu optiku, vrijednosti ove veličine su praktički nečuvene, jer je vjerovatnije da će vrijednosti LDT biti reda veličine <1 J/cm2, obično bliže 0,3 J/cm2. Značajna varijacija amplitude LDT-a pod različitim trajanjem impulsa rezultat je mehanizma oštećenja lasera na osnovu trajanja impulsa. Za nanosekundne lasere ili dužepulsni laseri, glavni mehanizam koji uzrokuje štetu je termalno zagrijavanje. Materijali premaza i podlogeoptički uređajiapsorbuju upadne fotone i zagrijavaju ih. To može dovesti do izobličenja kristalne rešetke materijala. Toplinsko širenje, pucanje, topljenje i deformacija rešetke uobičajeni su mehanizmi termičkog oštećenja ovihlaserski izvori.
Međutim, za ultrabrze lasere, samo trajanje impulsa je brže od vremenske skale prijenosa topline sa lasera na rešetku materijala, tako da toplinski učinak nije glavni uzrok oštećenja izazvanih laserom. Umjesto toga, vršna snaga ultrabrzog lasera pretvara mehanizam oštećenja u nelinearne procese kao što su višefotonska apsorpcija i jonizacija. Zbog toga nije moguće jednostavno suziti LDT ocjenu nanosekundnog impulsa na onu ultrabrzog impulsa, jer je fizički mehanizam oštećenja drugačiji. Stoga, pod istim uslovima upotrebe (npr. talasna dužina, trajanje impulsa i stopa ponavljanja), optički uređaj sa dovoljno visokim LDT rejtingom će biti najbolji optički uređaj za vašu specifičnu primenu. Optika testirana u različitim uslovima nije reprezentativna za stvarne performanse iste optike u sistemu.
Slika 1: Mehanizmi laserski induciranih oštećenja s različitim trajanjem impulsa
Vrijeme objave: Jun-24-2024