UniekUltrafast Laserdeel een
Unieke eienskappe van ultralasers
Die ultra-kort polsduur van ultrafast-lasers gee hierdie stelsels unieke eienskappe wat hulle onderskei van lang pols- of deurlopende golf (CW) lasers. Om so 'n kort polsslag te genereer, is 'n breë spektrum bandwydte nodig. Die polsvorm en sentrale golflengte bepaal die minimum bandbreedte wat benodig word om pulse van 'n bepaalde tydsduur te genereer. Hierdie verhouding word tipies beskryf in terme van die tydsbandwydte-produk (TBP), wat afgelei is van die onsekerheidsbeginsel. Die TBP van die Gaussiese pols
Δτ is die polsduur en ΔV is die frekwensie bandbreedte. In wese wys die vergelyking dat daar 'n omgekeerde verband bestaan tussen spektrumbandbreedte en polsduur, wat beteken dat namate die duur van die polsslag afneem, die bandwydte wat nodig is om die polsslag te genereer, toeneem. Figuur 1 illustreer die minimum bandbreedte wat benodig word om verskillende polsduur te ondersteun.
Figuur 1: Minimum spektrale bandwydte wat benodig word om te ondersteunLaserpulsevan 10 ps (groen), 500 fs (blou) en 50 fs (rooi)
Die tegniese uitdagings van ultra vinnige lasers
Die breë spektrale bandwydte, piekkrag en kort polsduur van ultra -vinnige lasers moet behoorlik in u stelsel bestuur word. Een van die eenvoudigste oplossings vir hierdie uitdagings is dikwels die breë spektrumuitset van lasers. As u in die verlede hoofsaaklik langer pols- of deurlopende golflasers gebruik het, kan u bestaande voorraad optiese komponente moontlik nie die volledige bandbreedte van ultra-vinnige pulse weerspieël of oordra nie.
Laserskade drempel
Ultrafast -optika het ook aansienlik verskillend en moeiliker om laserskade -drempels (LDT) te navigeer in vergelyking met meer konvensionele laserbronne. Wanneer optika voorsien word virNanosekonde gepulseerde lasers, LDT-waardes is gewoonlik in die orde van 5-10 J/cm2. Vir ultrafast -optika is die waardes van hierdie grootte feitlik ongehoord, aangesien LDT -waardes waarskynlik meer in die orde van <1 J/cm2 is, gewoonlik nader aan 0,3 J/cm2. Die beduidende variasie van LDT -amplitude onder verskillende polsduur is die resultaat van laserskade -meganisme gebaseer op polsduur. Vir nanosekonde lasers of langergepulseerde lasers, Die belangrikste meganisme wat skade veroorsaak, is termiese verhitting. Die deklaag en substraatmateriaal van dieOptiese toestelleAbsorbeer die voorvalfotone en verhit dit. Dit kan lei tot die verdraaiing van die kristalrooster van die materiaal. Termiese uitbreiding, krake, smelt en roosterstam is die algemene meganismes van termiese skadeLaserbronne.
Vir ultrafast-lasers is die polsduur egter vinniger as die tydskaal van hitte-oordrag van die laser na die materiaalrooster, dus is die termiese effek nie die belangrikste oorsaak van laser-geïnduseerde skade nie. In plaas daarvan transformeer die piekvermoë van die ultra-vinnige laser die skade-meganisme in nie-lineêre prosesse soos multi-fotonabsorpsie en ionisasie. Dit is waarom dit nie moontlik is om bloot die LDT -gradering van 'n nanosekonde polsslag tot die van 'n ultra -vinnige polsslag te beperk nie, omdat die fisiese meganisme van skade anders is. Daarom is 'n optiese toestel met 'n voldoende hoë LDT -gradering die beste optiese toestel vir u spesifieke toepassing, onder dieselfde gebruiksomstandighede (bv. Golflengte, polsduur en herhalingstempo). Optika wat onder verskillende omstandighede getoets word, is nie verteenwoordigend van die werklike prestasie van dieselfde optika in die stelsel nie.
Figuur 1: Meganismes van laser -geïnduseerde skade met verskillende polsduur
Postyd: Jun-24-2024