Jedinečnýultra rýchly laserprvá časť
Jedinečné vlastnosti ultrarýchlelasery
Trvanie ultrarchových impulzov ultrarýchle laserov poskytuje týmto systémom jedinečné vlastnosti, ktoré ich odlišujú od laserov s dlhými impulzmi alebo kontinuálnymi vlnami (CW). Na generovanie takého krátkeho impulzu je potrebná široká šírka pásma spektra. Tvar impulzu a centrálna vlnová dĺžka určuje minimálnu šírku pásma potrebnú na generovanie impulzov konkrétneho trvania. Tento vzťah je zvyčajne opísaný z hľadiska produktu s časovou šírkou (TBP), ktorý je odvodený od princípu neistoty. TBP gaussovského impulzu je daný nasledujúcim vzorcom: tbpgaussian = Δτ50,441
Δτ je trvanie impulzu a AV je frekvenčná šírka pásma. Rovnica v podstate ukazuje, že existuje inverzný vzťah medzi šírkou pásma spektra a trvaním impulzov, čo znamená, že keď sa trvanie impulzu znižuje, šírka pásma potrebná na generovanie tohto impulzu. Obrázok 1 zobrazuje minimálnu šírku pásma potrebnú na podporu niekoľkých rôznych trvaní impulzov.
Obrázok 1: Minimálna spektrálna šírka pásma potrebná na podporulaserové impulzy10 ps (zelená), 500 fs (modrá) a 50 fs (červená)
Technické výzvy ultrarýchle laserov
Široká spektrálna šírka pásma, špičkový výkon a krátke trvanie pulzov ultrarýchle laserov sa musia správne spravovať vo vašom systéme. Jedným z najjednoduchších riešení týchto výziev je často široký výstup laserov. Ak ste v minulosti používali predovšetkým dlhšie pulzné alebo kontinuálne vlny lasery, vaša existujúca zásoba optických komponentov nemusí byť schopná odrážať alebo prenášať celú šírku pásma ultrarýchle pulzov.
Prahová hodnota laserového poškodenia
Ultrafast optika má tiež výrazne odlišné a ťažšie navigáciu prahov laserového poškodenia (LDT) v porovnaní s konvenčnými laserovými zdrojmi. Pri poskytovaní optikynanosekundové pulzné lasery, Hodnoty LDT sú zvyčajne v poradí 5-10 J/cm2. V prípade ultra rýchlej optiky sú hodnoty tejto veľkosti prakticky neslýchané, pretože hodnoty LDT budú s väčšou pravdepodobnosťou rádovo <1 J/cm2, zvyčajne bližšie k 0,3 J/cm2. Významná variácia amplitúdy LDT pri rôznych trvaniach impulzov je výsledkom mechanizmu poškodenia laserom založeným na trvaní impulzov. Pre nanosekundové lasery alebo dlhšiepulzné lasery, hlavným mechanizmom, ktorý spôsobuje poškodenie, je tepelné zahrievanie. Materiály povlaku a substrátuoptické zariadeniaAbsorbujte dopadajúce fotóny a zahrievajte ich. To môže viesť k skresleniu kryštálovej mriežky materiálu. Tepelná expanzia, praskanie, topenie a kmeň mriežky sú bežné mechanizmy tepelného poškodenia týchtolaserové zdroje.
Avšak pre ultrarýchle lasery je samotné trvanie impulzu rýchlejšie ako časový rozsah prenosu tepla z lasera do materiálovej mriežky, takže tepelný efekt nie je hlavnou príčinou poškodenia vyvolaného laserom. Namiesto toho maximálna sila ultra rýchleho lasera transformuje mechanizmus poškodenia na nelineárne procesy, ako je napríklad absorpcia viacerých fotónov a ionizácia. Z tohto dôvodu nie je možné jednoducho zúžiť hodnotenie LDT nanosekundového impulzu na ultra rýchly impulz, pretože fyzikálny mechanizmus poškodenia je iný. Preto za rovnakých podmienok použitia (napr. Vlnová dĺžka, trvanie impulzu a rýchlosť opakovania) bude optickým zariadením s dostatočne vysokým hodnotením LDT najlepším optickým zariadením pre vašu konkrétnu aplikáciu. Optika testovaná za rôznych podmienok nepredstavuje skutočný výkon rovnakej optiky v systéme.
Obrázok 1: Mechanizmy poškodenia vyvolaného laserom rôznymi trvaniami impulzov
Čas príspevku: jún-24-2024