Бірегейаса жылдам лазерекінші бөлім
Дисперсия және импульстің таралуы: Топтық кідіріс дисперсиясы
Ультра жылдам лазерлерді пайдалану кезінде кездесетін ең қиын техникалық қиындықтардың бірі - бастапқыда шығарылатын ультра қысқа импульстардың ұзақтығын сақтау.лазерАса жылдам импульстар уақыттың бұрмалануына өте сезімтал, бұл импульстарды ұзағырақ етеді. Бұл әсер бастапқы импульстің ұзақтығы қысқарған сайын күшейе түседі. Аса жылдам лазерлер 50 секундтық импульстарды шығара алса да, оларды айна мен линзаларды пайдаланып импульсті нысанаға жеткізу немесе тіпті импульсті ауа арқылы жіберу арқылы уақыт бойынша күшейтуге болады.
Бұл уақыт бұрмалануы топтық кешіктірілген дисперсия (GDD) деп аталатын өлшемді пайдаланып сандық түрде анықталады, ол екінші ретті дисперсия деп те аталады. Шын мәнінде, ультрафарт-лазерлік импульстардың уақыт бойынша таралуына әсер етуі мүмкін жоғары ретті дисперсия терминдері де бар, бірақ іс жүзінде GDD әсерін зерттеу жеткілікті. GDD - берілген материалдың қалыңдығына сызықтық пропорционалды жиілікке тәуелді мән. Линза, терезе және объективті компоненттер сияқты беріліс оптикасы әдетте оң GDD мәндеріне ие, бұл бір рет сығылған импульстар беріліс оптикасына шығарылатын импульстерге қарағанда ұзағырақ импульс ұзақтығын бере алатынын көрсетеді.лазерлік жүйелерТөмен жиіліктегі компоненттер (яғни, ұзын толқын ұзындықтары) жоғары жиіліктегі компоненттерге (яғни, қысқа толқын ұзындықтарына) қарағанда жылдамырақ таралады. Импульс көбірек зат арқылы өткен сайын, импульстегі толқын ұзындығы уақыт өте келе ұзара береді. Импульс ұзақтығы қысқа болғанда, демек, өткізу жолағы кең болғанда, бұл әсер одан әрі асыра сілтеледі және импульс уақытының айтарлықтай бұрмалануына әкелуі мүмкін.
Ультра жылдам лазерлік қолданбалар
спектроскопия
Ультражылдам лазерлік көздер пайда болғаннан бері спектроскопия олардың негізгі қолдану салаларының бірі болды. Импульс ұзақтығын фемтосекундтарға немесе тіпті аттосекундтарға дейін азайту арқылы физика, химия және биологиядағы тарихи тұрғыдан бақылау мүмкін емес динамикалық процестерге қол жеткізуге болады. Негізгі процестердің бірі - атомдық қозғалыс, ал атомдық қозғалысты бақылау фотосинтетикалық ақуыздардағы молекулалық діріл, молекулалық диссоциация және энергия алмасу сияқты іргелі процестерді ғылыми тұрғыдан түсінуді жақсартты.
биобейнелеу
Ең жоғары қуатты ультражылдам лазерлер сызықты емес процестерді қолдайды және көп фотонды микроскопия сияқты биологиялық бейнелеу үшін ажыратымдылықты жақсартады. Көп фотонды жүйеде биологиялық ортадан немесе флуоресцентті нысанадан сызықты емес сигнал генерациялау үшін екі фотон кеңістік пен уақытта қабаттасуы керек. Бұл сызықты емес механизм бір фотонды процестерді зерттеуге кедергі келтіретін фондық флуоресценция сигналдарын айтарлықтай азайту арқылы бейнелеу ажыратымдылығын жақсартады. Жеңілдетілген сигнал фоны көрсетілген. Көп фотонды микроскоптың кішірек қоздыру аймағы фотоуыттылықтың алдын алады және үлгіге келтірілетін зақымды азайтады.
1-сурет: Көп фотонды микроскоптық тәжірибедегі сәуле жолының мысал диаграммасы
Лазерлік материалды өңдеу
Ультра жылдам лазер көздері ультра қысқа импульстардың материалдармен өзара әрекеттесуінің ерекше тәсіліне байланысты лазерлік микроөңдеу мен материалдарды өңдеуде төңкеріс жасады. Бұрын айтылғандай, LDT туралы айтқан кезде, ультра жылдам импульстің ұзақтығы материал торына жылу диффузиясының уақыт шкаласынан жылдамырақ. Ультра жылдам лазерлер жылу әсер ететін аймаққа қарағанда әлдеқайда аз аймақ жасайды.наносекундтық импульсті лазерлер, бұл кесу шығындарын азайтады және дәлірек өңдеуге әкеледі. Бұл қағида медициналық қолданбаларға да қатысты, мұнда ультрафарт-лазерлік кесудің дәлдігін арттыру қоршаған тіндерге зақым келтіруді азайтуға көмектеседі және лазерлік хирургия кезінде пациенттің тәжірибесін жақсартады.
Аттосекундтық импульстар: аса жылдам лазерлердің болашағы
Ультражылдам лазерлерді дамыту бойынша зерттеулер жалғасып жатқандықтан, импульс ұзақтығы қысқа жаңа және жетілдірілген жарық көздері жасалуда. Жылдам физикалық процестерді түсіну үшін көптеген зерттеушілер аттосекундтық импульстардың генерациясына назар аударуда – шамамен 10-18 с, экстремалды ультракүлгін (XUV) толқын ұзындығы диапазонында. Аттосекундтық импульстер электрондардың қозғалысын бақылауға мүмкіндік береді және электрондық құрылым мен кванттық механиканы түсінуімізді жақсартады. XUV аттосекундтық лазерлерін өнеркәсіптік процестерге интеграциялау әлі айтарлықтай прогреске қол жеткізбегенімен, осы саладағы үздіксіз зерттеулер мен жетістіктер бұл технологияны зертханадан өндіріске итермелейді, фемтосекунд және пикосекунд сияқты.лазер көздері.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 25 маусым