Бірегейөте жылдам лазербірінші бөлім
Ультражылдамдықтың бірегей қасиеттерілазерлер
Ультра жылдам лазерлердің ультра қысқа импульс ұзақтығы бұл жүйелерге оларды ұзақ импульстік немесе үздіксіз толқынды (CW) лазерлерден ерекшелендіретін бірегей қасиеттер береді. Осындай қысқа импульсті генерациялау үшін кең спектрдің өткізу қабілеттілігі қажет. Импульстің пішіні мен орталық толқын ұзындығы белгілі бір ұзақтықтағы импульстарды генерациялау үшін қажетті минималды өткізу қабілеттілігін анықтайды. Әдетте, бұл қатынас белгісіздік принципінен алынған уақыт-өткізгіштік өнімі (TBP) тұрғысынан сипатталады. Гаусс импульсінің TBP мәні келесі формуламен берілген: TBPGgaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ – импульс ұзақтығы және Δv – жиілік өткізу жолағы. Негізінде, теңдеу спектр өткізу қабілеті мен импульс ұзақтығы арасында кері байланыс бар екенін көрсетеді, яғни импульс ұзақтығы азайған сайын сол импульсті генерациялауға қажетті өткізу қабілеті артады. 1-сурет бірнеше әртүрлі импульс ұзақтығын қолдау үшін қажетті ең төменгі өткізу қабілеттілігін көрсетеді.
1-сурет: Қолдау үшін қажетті минималды спектрлік өткізу қабілеттілігілазерлік импульстар10 ps (жасыл), 500 fs (көк) және 50 fs (қызыл)
Өте жылдам лазерлердің техникалық қиындықтары
Өте жылдам лазерлердің кең спектрлік өткізу қабілеттілігі, ең жоғары қуаты және қысқа импульс ұзақтығы жүйеңізде дұрыс басқарылуы керек. Көбінесе бұл қиындықтардың ең қарапайым шешімдерінің бірі лазерлердің кең спектрлі шығуы болып табылады. Бұрынырақта ұзағырақ импульсті немесе үздіксіз толқынды лазерлерді пайдаланған болсаңыз, оптикалық компоненттердің бар қоры ультра жылдам импульстердің толық өткізу жолағын көрсете алмауы немесе жібере алмауы мүмкін.
Лазерлік зақымдану шегі
Сондай-ақ, өте жылдам оптиканың әдеттегі лазер көздерімен салыстырғанда лазерлік зақымдану шектері (LDT) айтарлықтай ерекшеленеді және шарлау қиынырақ. Оптика қарастырылған кезденаносекундтық импульстік лазерлер, LDT мәндері әдетте 5-10 Дж/см2 тәртібінде болады. Өте жылдам оптика үшін мұндай шаманың мәндері іс жүзінде естілмейді, өйткені LDT мәндері <1 Дж/см2, әдетте 0,3 Дж/см2-ге жақынырақ болуы ықтимал. Әртүрлі импульс ұзақтығы кезінде LDT амплитудасының айтарлықтай өзгеруі импульс ұзақтығына негізделген лазердің зақымдану механизмінің нәтижесі болып табылады. Наносекундтық немесе одан да ұзақ лазерлер үшінимпульстік лазерлер, зақымдануды тудыратын негізгі механизм термиялық жылыту болып табылады. жабын және субстрат материалдарыоптикалық құрылғылартүскен фотондарды жұтып, оларды қыздырады. Бұл материалдың кристалдық торының бұрмалануына әкелуі мүмкін. Термиялық кеңею, крекинг, балқу және тордың деформациясы осылардың жалпы термиялық зақымдану механизмдері болып табылады.лазер көздері.
Дегенмен, өте жылдам лазерлер үшін импульс ұзақтығының өзі лазерден материал торына жылу берудің уақыт шкаласына қарағанда жылдамырақ, сондықтан термиялық әсер лазерден туындаған зақымданудың негізгі себебі болып табылмайды. Оның орнына, өте жылдам лазердің ең жоғары қуаты зақымдану механизмін мультифотонды сіңіру және иондау сияқты сызықты емес процестерге айналдырады. Сондықтан наносекундтық импульстің LDT рейтингін ультра жылдам импульсқа дейін қысқарту мүмкін емес, себебі зақымдануының физикалық механизмі әртүрлі. Сондықтан, бірдей пайдалану шарттарында (мысалы, толқын ұзындығы, импульс ұзақтығы және қайталану жиілігі) жеткілікті жоғары LDT рейтингі бар оптикалық құрылғы арнайы қолданбаңыз үшін ең жақсы оптикалық құрылғы болады. Әртүрлі жағдайларда сыналған оптика жүйедегі бір оптиканың нақты өнімділігін білдірмейді.
1-сурет: Әртүрлі импульс ұзақтығымен лазерлік зақымдану механизмдері
Хабарлама уақыты: 24 маусым-2024 ж