Бірегей ультра жылдам лазерлік бірінші бөлім

Бірегейаса жылдам лазербірінші бөлім

Ультра жылдамның ерекше қасиеттерілазерлер
Ультра жылдам лазерлердің ультра қысқа импульс ұзақтығы бұл жүйелерге оларды ұзын импульсті немесе үздіксіз толқынды (ҮТ) лазерлерден ерекшелендіретін бірегей қасиеттер береді. Мұндай қысқа импульсті генерациялау үшін кең спектрлі өткізу қабілеті қажет. Импульс пішіні мен орталық толқын ұзындығы белгілі бір ұзақтықтағы импульстерді генерациялау үшін қажетті минималды өткізу қабілетін анықтайды. Әдетте, бұл қатынас белгісіздік принципінен алынған уақыт-өткізу қабілетінің көбейтіндісі (ӨӨК) тұрғысынан сипатталады. Гаусс импульсінің ӨӨК келесі формуламен беріледі: ӨӨКГаусс=ΔτΔν≈0.441
Δτ - импульс ұзақтығы, ал Δv - жиілік өткізу қабілеті. Негізінде, теңдеу спектр өткізу қабілеті мен импульс ұзақтығы арасында кері байланыс бар екенін көрсетеді, яғни импульс ұзақтығы азайған сайын, сол импульсті жасау үшін қажетті өткізу қабілеті артады. 1-суретте бірнеше әртүрлі импульс ұзақтығын қолдау үшін қажетті минималды өткізу қабілеті көрсетілген.

1-сурет: Қолдау үшін қажетті минималды спектрлік өткізу қабілеттілігілазерлік импульстар10 ps (жасыл), 500 fs (көк) және 50 fs (қызыл)

Ультра жылдам лазерлердің техникалық қиындықтары
Аса жылдам лазерлердің кең спектрлік өткізу қабілеттілігін, шың қуатын және қысқа импульс ұзақтығын жүйеңізде дұрыс басқару қажет. Көбінесе, бұл мәселелерді шешудің ең қарапайым шешімдерінің бірі - лазерлердің кең спектрлік шығысы. Егер сіз бұрын негізінен ұзын импульстік немесе үздіксіз толқынды лазерлерді қолданған болсаңыз, оптикалық компоненттеріңіздің бар қоры аса жылдам импульстардың толық өткізу қабілеттілігін көрсете немесе бере алмауы мүмкін.

Лазерлік зақымдану шегі
Ультражылдам оптика дәстүрлі лазер көздерімен салыстырғанда лазерлік зақымдану шегінен (ЛЗШ) айтарлықтай ерекшеленеді және оны шарлау қиынырақ. Оптика қарастырылған кезденаносекундтық импульсті лазерлер, LDT мәндері әдетте 5-10 Дж/см2 аралығында болады. Аса жылдам оптика үшін мұндай шамадағы мәндер іс жүзінде естілмейді, себебі LDT мәндері <1 Дж/см2 деңгейінде, әдетте 0,3 Дж/см2-ге жақын болуы ықтимал. Әртүрлі импульс ұзақтығы кезінде LDT амплитудасының айтарлықтай өзгеруі импульс ұзақтығына негізделген лазерлік зақымдану механизмінің нәтижесі болып табылады. Наносекундтық немесе одан да ұзақ лазерлер үшінимпульсті лазерлер, зақым келтіретін негізгі механизм - термиялық қыздыру. Жабын және негіз материалдарыоптикалық құрылғыларТүскен фотондарды сіңіріп, қыздырады. Бұл материалдың кристалдық торының бұрмалануына әкелуі мүмкін. Термиялық кеңею, жарықшақтану, балқу және тордың деформациясы - бұлардың жалпы термиялық зақымдану механизмдері.лазер көздері.

Дегенмен, аса жылдам лазерлер үшін импульс ұзақтығының өзі лазерден материалдық торға жылу берудің уақыт шкаласынан жылдамырақ, сондықтан жылулық әсер лазер тудыратын зақымданудың негізгі себебі емес. Керісінше, аса жылдам лазердің ең жоғары қуаты зақымдану механизмін көп фотонды сіңіру және иондану сияқты сызықтық емес процестерге айналдырады. Сондықтан наносекундтық импульстің LDT рейтингін аса жылдам импульстің рейтингіне дейін тарылтуға болмайды, себебі зақымданудың физикалық механизмі әртүрлі. Сондықтан, бірдей пайдалану жағдайларында (мысалы, толқын ұзындығы, импульс ұзақтығы және қайталану жиілігі) жеткілікті жоғары LDT рейтингі бар оптикалық құрылғы сіздің нақты қолданысыңыз үшін ең жақсы оптикалық құрылғы болады. Әртүрлі жағдайларда тексерілген оптика жүйедегі бірдей оптиканың нақты өнімділігін көрсетпейді.

1-сурет: Әртүрлі импульс ұзақтығымен лазерлік зақымдану механизмдері