UniekUltrafast Laserdeel twee
Verspreiding en polsverspreiding: Groepvertragingsverspreiding
Een van die moeilikste tegniese uitdagings wat tydens die gebruik van ultrafast-lasers te kampe het, is om die duur van die ultra-kort pulse wat aanvanklik deur dielaser. Ultrafast -pulse is baie vatbaar vir tydvervorming, wat die pulse langer maak. Hierdie effek word erger namate die duur van die aanvanklike pols verkort. Terwyl ultra vinnige lasers pulse met 'n duur van 50 sekondes kan uitstraal, kan dit betyds versterk word deur spieëls en lense te gebruik om die polsslag na die teikenlokasie oor te dra, of selfs die polsslag deur die lug oor te dra.
Hierdie tydvervorming word gekwantifiseer met behulp van 'n maatstaf genaamd groepvertragde verspreiding (GDD), ook bekend as tweede-orde verspreiding. In werklikheid is daar ook hoër-orde verspreidingsvoorwaardes wat die tydverspreiding van ultrafart-laserpulse kan beïnvloed, maar in die praktyk is dit gewoonlik voldoende om die effek van die GDD te ondersoek. GDD is 'n frekwensie-afhanklike waarde wat lineêr eweredig is aan die dikte van 'n gegewe materiaal. Transmissieoptika soos lens, venster en objektiewe komponente het tipies positiewe GDD -waardes, wat daarop dui dat sodra saamgeperste pulse die transmissie -optika 'n langer polsduur kan gee as dié wat deur vrygestel wordLaserstelsels. Komponente met laer frekwensies (dws langer golflengtes) versprei vinniger as komponente met hoër frekwensies (dws korter golflengtes). Namate die polsslag deur al hoe meer materie gaan, sal die golflengte in die pols voortgaan om verder en verder in tyd te strek. Vir korter polsduur, en dus groter bandwydtes, is hierdie effek verder oordrewe en kan dit 'n beduidende polstydvervorming tot gevolg hê.
Ultrafast Laser -toepassings
spektroskopie
Sedert die koms van ultrafast laserbronne, was spektroskopie een van hul belangrikste toepassingsareas. Deur die polsduur te verminder tot femtosekondes of selfs attosekondes, kan dinamiese prosesse in fisika, chemie en biologie wat histories onmoontlik was om waar te neem, nou bereik. Een van die belangrikste prosesse is atoombeweging, en die waarneming van atoombeweging het die wetenskaplike begrip van fundamentele prosesse soos molekulêre vibrasie, molekulêre dissosiasie en energie -oordrag in fotosintetiese proteïene verbeter.
biobeeld
Ultrafast-lasers van die piek-krag ondersteun nie-lineêre prosesse en verbeter die resolusie vir biologiese beelding, soos multi-foton-mikroskopie. In 'n multi-fotonstelsel, om 'n nie-lineêre sein van 'n biologiese medium of fluoresserende teiken te genereer, moet twee fotone in die ruimte en tyd oorvleuel. Hierdie nie-lineêre meganisme verbeter die resolusie van die beeldvorming deur die agtergrond van agtergrondfluorescentie aansienlik te verminder wat studies van enkelfotonprosesse pla. Die vereenvoudigde seinagtergrond word geïllustreer. Die kleiner opwindingsgebied van die multiphoton -mikroskoop voorkom ook fototoksisiteit en verminder die monster skade.
Figuur 1: 'n Voorbeeld Diagram van 'n balkpad in 'n multi-foton-mikroskoop-eksperiment
Lasermateriaalverwerking
Ultra vinnige laserbronne het ook 'n omwenteling gemaak met laser -mikromachinering en materiaalverwerking vanweë die unieke manier waarop ultrashort -pulse met materiale in wisselwerking is. Soos vroeër genoem, is die ultra -vinnige polsduur vinniger as die tydskaal van hitte -diffusie in die rooster van die materiaal is. Ultra vinnige lasers produseer 'n baie kleiner hitte-aangetaste sone asNanosekonde gepulseerde lasers, wat lei tot laer insnydingsverliese en meer presiese bewerking. Hierdie beginsel is ook van toepassing op mediese toepassings, waar die toenemende akkuraatheid van ultrafart-lasersbesnoeiing help om skade aan die omliggende weefsel te verminder en die pasiëntervaring tydens laseroperasies verbeter.
Attosekonde pulse: die toekoms van ultrafast -lasers
Namate navorsing voortgaan om ultrafast -lasers te bevorder, word nuwe en verbeterde ligbronne met korter polsduur ontwikkel. Om insig te kry in vinniger fisiese prosesse, fokus baie navorsers op die opwekking van attosekonde pulse-ongeveer 10-18 s in die uiterste ultraviolet (XUV) golflengte. Attosekonde pulse laat die opsporing van elektronbeweging toe en verbeter ons begrip van elektroniese struktuur en kwantummeganika. Alhoewel die integrasie van XUV -attosekonde -lasers in industriële prosesse nog nie aansienlike vordering moet maak nie, sal voortgesette navorsing en vooruitgang in die veld hierdie tegnologie byna sekerlik uit die laboratorium en in die vervaardiging stoot, soos die geval was met Femtosecond en Picosecond.Laserbronne.
Postyd: Jun-25-2024