JedinstvenUltrafast laserdrugi dio
Disperzija i širenje impulsa: Rasprostranjenost grupnog kašnjenja
Jedan od najtežih tehničkih izazova koji se susreću kada se koristi ultrasta lasera održava trajanje ultra kratkih impulsa koji u početku emitirajulaser. Ultrafast impulsi su vrlo osjetljivi na izobličenje vremena, što impulse duže čine. Ovaj efekat se pogoršava kao trajanje početnih skraćenih pulsa. Iako ultra tastne lasere mogu emitirati impulse u trajanju od 50 sekundi, mogu se na vrijeme pojačati pomoću ogledala i sočiva kako bi prenose impuls na ciljnu lokaciju ili čak samo prenose pulsu kroz zrak.
Ovo je vrijeme distorzija kvantificirano mjerom nazvanim grupnim raspoloženim disperzijom (BDD), poznatim i kao disperzija drugog reda. U stvari, postoje i disperzijski disperzijski uvjeti koji mogu utjecati na raspodjelu vremena ultrafart-laserskih impulsa, ali u praksi je obično dovoljno samo za ispitivanje učinka GDD-a. GDD je vrijednost ovisna o frekvenciji koja je linearno proporcionalna debljini određenog materijala. Optika prijenosa kao što su objektiv, prozor i objektivne komponente obično imaju pozitivne vrijednosti GDD-a, što ukazuje da nekad komprimirani impulsi mogu dati optiku prijenosa dužeg trajanja pulsa od onih koji emitirajuLaserski sistemi. Komponente s nižim frekvencijama (tj. Dužim talasnim dužinama) šire brže od komponenti s većom frekvencijom (tj. Kraće talasne dužine). Kako puls prolazi sve više i više materije, talasna dužina na pulsu nastavit će se dalje produžiti i dalje. Za kraća puls trajanja, pa stoga širi pojasnici, ovaj efekat je dodatno pretjeran i može rezultirati značajnim izobličenjem pulsa.
Ultrafast laserske aplikacije
spektroskopija
Budući da je pojava ultra tasta laserskih izvora, spektroskopija je jedna od njihovih glavnih aplikativnih područja. Smanjenjem trajanja pulsa femtosekundi ili čak itosekundi, dinamički procesi u fizici, hemiji i biologiji koji su bili povijesno nemoguće posmatrati mogu se postići. Jedan od ključnih procesa je atomsko kretanje, a promatranje atomskog pokreta poboljšalo je naučno razumijevanje temeljnih procesa kao što su molekularna vibracija, molekularna disocijacija i prenos energije u fotosintetskim proteinima.
BioIming
Vrhunski ultrafast laseri podržavaju nelinearne procese i poboljšavaju rezoluciju za biološko snimanje, kao što su multi-fotononska mikroskopija. U multi-fotonskom sistemu, kako bi se stvorio nelinearni signal iz biološkog medijskog ili fluorescentnog cilja, dva fotona se moraju preklapati u prostoru i vremenu. Ovaj nelinearni mehanizam poboljšava rezoluciju slike značajno smanjujući pozadinu fluorescentne signale koje kuga studije pojedinačnih fotonskih procesa. Ilustrirana je pojednostavljena pozadina signala. Manja pobuda pobuđenja Multipotonskog mikroskopa također sprečava fototoksičnost i minimizira oštećenje uzorka.
Slika 1: Primjer dijagrama staze snopa u eksperimentu s višestrukim mikroskopom
Laserska obrada materijala
Ultra tasta laserskih izvora također su revolucionirala laserska mikromachina i obradu materijala zbog jedinstvenog načina da ultrashort impulsi komuniciraju s materijalima. Kao što je ranije spomenuto, kada se raspravlja o LDT-u, trajanje ultrasta impulsa brže je od vremenske razmjere topline difuzije u rešetku materijala. Ultrafast laseri proizvode mnogo manju zoni zahvaćenu toplinu odNanosekundi pulserani laseri, rezultirajući nižim gubicima za rez i preciznije obradu. Ovaj princip je također primjenjiv na medicinske prijave, gdje povećana preciznost rezanja ultrafart-lasera pomaže u smanjenju oštećenja okolnog tkiva i poboljšava iskustvo pacijenta tokom laserske hirurgije.
Attosecond impulsi: Budućnost ultrafasta lasera
Kako se istraživanje i dalje unapređuje ultrafast laseri, novi i poboljšani izvori svjetlosti s kraćim pulsnom trajanjema se razvijaju. Da biste stekli uvid u brže fizičke procese, mnogi istraživači se fokusiraju na generaciju attosekundijskih impulsa - oko 10-18 s u ekstremnom ultraljubičastoj (XUV) talasnim dužinama. Attosecond impulsi omogućavaju praćenje pokreta elektrona i poboljšati naše razumijevanje elektroničke strukture i kvantne mehanike. Iako integracija XUV lasera u industrijske procese tek treba da postigne značajan napredak, tekuća istraživanja i napredak u oblasti gotovo sigurno gurnu ovu tehnologiju iz laboratorija i u proizvodnji, kao što je bio slučaj sa femtosekundama i pikosekundamaLaserski izvori.
Pošta: Jun-25-2024