Uniekultrasnelle laserdeel een
Unieke eienskappe van ultrasnellelasers
Die ultrakort pulsduur van ultrasnelle lasers gee hierdie stelsels unieke eienskappe wat hulle onderskei van langpuls- of kontinuegolf (KW) lasers. Om so 'n kort puls te genereer, is 'n wye spektrum bandwydte nodig. Die pulsvorm en sentrale golflengte bepaal die minimum bandwydte wat benodig word om pulse van 'n spesifieke duur te genereer. Tipies word hierdie verhouding beskryf in terme van die tydbandwydteproduk (TBP), wat afgelei is van die onsekerheidsbeginsel. Die TBP van die Gaussiese puls word gegee deur die volgende formule: TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ is die pulsduur en Δv is die frekwensiebandwydte. In wese toon die vergelyking dat daar 'n omgekeerde verhouding is tussen spektrumbandwydte en pulsduur, wat beteken dat soos die duur van die puls afneem, die bandwydte wat benodig word om daardie puls te genereer, toeneem. Figuur 1 illustreer die minimum bandwydte wat benodig word om verskeie verskillende pulsduur te ondersteun.
Figuur 1: Minimum spektrale bandwydte benodig om te ondersteunlaserpulsevan 10 ps (groen), 500 fs (blou) en 50 fs (rooi)
Die tegniese uitdagings van ultrasnelle lasers
Die wye spektrale bandwydte, piekkrag en kort pulsduur van ultrasnelle lasers moet behoorlik in jou stelsel bestuur word. Dikwels is een van die eenvoudigste oplossings vir hierdie uitdagings die breëspektrum-uitset van lasers. As jy in die verlede hoofsaaklik langer puls- of kontinuegolflasers gebruik het, is jou bestaande voorraad optiese komponente moontlik nie in staat om die volle bandwydte van ultrasnelle pulse te weerkaats of oor te dra nie.
Laserskadedrempel
Ultrasnelle optika het ook aansienlik verskillende en moeiliker om laserskadedrempels (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 ultrasnelle optika is waardes van hierdie omvang feitlik ongehoord, aangesien LDT-waardes meer geneig is om in die orde van <1 J/cm2 te wees, gewoonlik nader aan 0.3 J/cm2. Die beduidende variasie van LDT-amplitude onder verskillende pulsduurte is die gevolg van die laserskademeganisme gebaseer op pulsduurte. Vir nanosekondelasers of langergepulseerde lasers, die hoofmeganisme wat skade veroorsaak, is termiese verhitting. Die bedekking en substraatmateriaal van dieoptiese toestelleabsorbeer die invallende fotone en verhit hulle. Dit kan lei tot vervorming van die materiaal se kristalrooster. Termiese uitsetting, krake, smelting en roostervervorming is die algemene termiese skademeganismes van hierdielaserbronne.
Vir ultrasnelle lasers is die pulsduur self egter vinniger as die tydskaal van hitte-oordrag van die laser na die materiaalrooster, dus is die termiese effek nie die hoofrede vir laser-geïnduseerde skade nie. In plaas daarvan transformeer die piekvermoë van die ultrasnelle laser die skademeganisme in nie-lineêre prosesse soos multifotonabsorpsie en ionisasie. Daarom is dit nie moontlik om die LDT-gradering van 'n nanosekonde-puls bloot te vernou tot dié van 'n ultrasnelle puls nie, want die fisiese meganisme van skade is anders. Daarom, onder dieselfde gebruiksomstandighede (bv. golflengte, pulsduur en herhalingstempo), sal 'n optiese toestel met 'n voldoende hoë LDT-gradering die beste optiese toestel vir u spesifieke toepassing wees. Optika wat onder verskillende toestande getoets word, is nie verteenwoordigend van die werklike werkverrigting van dieselfde optika in die stelsel nie.
Figuur 1: Meganismes van laser-geïnduseerde skade met verskillende pulsduurte
Plasingstyd: 24 Junie 2024