Бірегейөте жылдам лазерекінші бөлім
Дисперсия және импульстік тарату: Топтық кідіріс дисперсиясы
Өте жылдам лазерлерді пайдалану кезінде кездесетін ең күрделі техникалық қиындықтардың бірі бастапқыда шығарылатын ультра қысқа импульстардың ұзақтығын сақтау болып табылады.лазер. Өте жылдам импульстар уақыттың бұрмалануына өте сезімтал, бұл импульстарды ұзартады. Бұл әсер бастапқы импульстің ұзақтығы қысқарған сайын нашарлайды. Өте жылдам лазерлер 50 секунд ұзақтығымен импульстарды шығара алатынымен, импульсті мақсатты орынға жіберу үшін айна мен линзаларды пайдалану арқылы уақытында күшейтуге болады немесе импульсті жай ғана ауа арқылы жіберуге болады.
Бұл уақыттың бұрмалануы екінші ретті дисперсия деп те белгілі, топтық кешіктірілген дисперсия (GDD) деп аталатын өлшем арқылы сандық түрде анықталады. Шын мәнінде, ультрафарт-лазерлік импульстердің уақыттық таралуына әсер етуі мүмкін жоғары ретті дисперсия терминдері де бар, бірақ іс жүзінде әдетте GDD әсерін тексеру жеткілікті. GDD - берілген материалдың қалыңдығына сызықты пропорционал жиілікке тәуелді мән. Объектив, терезе және объективті құрамдас бөліктер сияқты трансмиссиялық оптикада әдетте оң GDD мәндері болады, бұл бір рет сығылған импульстар жіберу оптикасына шығарылатын импульстерге қарағанда ұзағырақ импульс ұзақтығын бере алатынын көрсетеді.лазерлік жүйелер. Төмен жиіліктегі құрамдас бөліктер (яғни, толқын ұзындығы ұзағырақ) жоғары жиіліктегі құрамдастарға (яғни, қысқа толқын ұзындығы) қарағанда жылдамырақ таралады. Импульс көбірек материядан өткен сайын импульстағы толқын ұзындығы уақыт өте келе әрі қарай кеңейе береді. Қысқа импульс ұзақтығы, демек, кең өткізу қабілеттілігі үшін бұл әсер одан әрі ұлғайып, импульс уақытының айтарлықтай бұрмалануына әкелуі мүмкін.
Өте жылдам лазерлік қолданбалар
спектроскопия
Өте жылдам лазер көздері пайда болғаннан бері спектроскопия оларды қолданудың негізгі бағыттарының бірі болды. Импульс ұзақтығын фемтосекундтарға немесе тіпті аттосекундтарға дейін қысқарту арқылы физика, химия және биологиядағы тарихи түрде байқау мүмкін болмаған динамикалық процестерге қол жеткізуге болады. Негізгі процестердің бірі атом қозғалысы болып табылады және атомдық қозғалысты бақылау фотосинтетикалық ақуыздардағы молекулалық діріл, молекулалық диссоциация және энергияның тасымалдануы сияқты іргелі процестердің ғылыми түсінігін жақсартты.
биобейнелеу
Ең жоғары қуатты ультра жылдам лазерлер сызықты емес процестерді қолдайды және мультифотонды микроскопия сияқты биологиялық бейнелеу үшін ажыратымдылықты жақсартады. Көпфотонды жүйеде биологиялық ортадан немесе флуоресцентті нысанадан сызықты емес сигнал жасау үшін екі фотон кеңістікте және уақытта қабаттасуы керек. Бұл сызықты емес механизм бір фотонды процестерді зерттеуге кедергі келтіретін фондық флуоресценция сигналдарын айтарлықтай азайту арқылы кескіннің ажыратымдылығын жақсартады. Сигналдың жеңілдетілген фоны суреттелген. Мультифотонды микроскоптың кішірек қозу аймағы фотоуыттылықтың алдын алады және үлгінің зақымдалуын азайтады.
1-сурет: Көпфотонды микроскоп тәжірибесіндегі сәуле жолының мысал диаграммасы
Лазерлік материалдарды өңдеу
Ультра жылдам лазер көздері сонымен қатар ультра қысқа импульстардың материалдармен өзара әрекеттесуінің бірегей тәсілінің арқасында лазерлік микро өңдеу мен материалды өңдеуде төңкеріс жасады. Бұрын айтылғандай, LDT талқылағанда, ультра жылдам импульс ұзақтығы материалдың торына жылу диффузиясының уақыт шкаласына қарағанда жылдамырақ. Өте жылдам лазерлер жылу әсерінен әлдеқайда аз аймақты жасайдынаносекундтық импульстік лазерлер, бұл кесу шығындарын азайтуға және дәлірек өңдеуге әкеледі. Бұл принцип ультрафарт-лазерлік кесудің жоғары дәлдігі қоршаған тіндердің зақымдануын азайтуға көмектесетін және лазерлік хирургия кезінде пациент тәжірибесін жақсартатын медициналық қолданбаларға да қатысты.
Аттосекундтық импульстар: ультра жылдам лазерлердің болашағы
Зерттеулер өте жылдам лазерлерді ілгерілетуді жалғастыра отырып, импульс ұзақтығы қысқартылған жаңа және жақсартылған жарық көздері әзірленуде. Тезірек физикалық процестерді түсіну үшін көптеген зерттеушілер аттосекундтық импульстардың пайда болуына назар аударады – экстремалды ультракүлгін (XUV) толқын ұзындығы диапазонында шамамен 10-18 с. Аттосекундтық импульстар электрондардың қозғалысын бақылауға мүмкіндік береді және электрондық құрылым мен кванттық механика туралы түсінігімізді жақсартады. XUV аттосекундтық лазерлерді өнеркәсіптік процестерге біріктіру әлі айтарлықтай прогреске қол жеткізбесе де, осы саладағы жүргізіліп жатқан зерттеулер мен жетістіктер бұл технологияны фемтосекунд пен пикосекунд сияқты зертханадан шығарып, өндіріске итермелейтіні сөзсіз.лазер көздері.
Жіберу уақыты: 25 маусым-2024 ж