Genel bakışdarbeli lazerler
Üretmenin en doğrudan yolulazerDarbeler, sürekli lazerin dışına bir modülatör eklemektir. Bu yöntem, basit olmasına rağmen en hızlı pikosaniye darbesini üretebilir, ancak atık ışık enerjisi ve tepe gücü sürekli ışık gücü aşamaz. Bu nedenle, lazer darbeleri üretmenin daha verimli bir yolu, lazer boşluğunda modüle etmek, enerjiyi nabız treninin dışı zamanında depolamak ve zamanında serbest bırakmaktır. Lazer boşluk modülasyonu yoluyla darbeler üretmek için kullanılan dört yaygın teknik, kazanç anahtarlama, Q anahtarlama (kayıp anahtarlama), boşluk boşalması ve mod kilitlenmesidir.
Kazanç anahtarı, pompa gücünü modüle ederek kısa darbeler üretir. Örneğin, yarı iletken kazançlı lazerler, akım modülasyonu ile birkaç nanosaniyeden yüz pikosaniyeye darbeler üretebilir. Nabız enerjisi düşük olmasına rağmen, bu yöntem ayarlanabilir tekrarlama frekansı ve darbe genişliği sağlamak gibi çok esnektir. 2018 yılında, Tokyo Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, 40 yıllık bir teknik darboğazda bir atılımı temsil eden femtosaniye kazançlı bir yarı iletken lazer bildirdiler.
Güçlü nanosaniye darbeleri, genellikle boşlukta birkaç yuvarlak gezide yayılan Q anahtarlı lazerler tarafından üretilir ve nabız enerjisi, sistemin boyutuna bağlı olarak birkaç milijoul aralığındadır. Orta enerji (genellikle 1 μJ'nin altında) pikosaniye ve femtosaniye darbeleri esas olarak mod kilitli lazerler tarafından üretilir. Lazer rezonatöründe sürekli döngüye dönen bir veya daha fazla ultrashort darbesi vardır. Her bir intrakavite darbesi, çıkış kuplaj aynasından bir darbe iletir ve refrekans genellikle 10 MHz ile 100 GHz arasındadır. Aşağıdaki şekil, tamamen normal bir dağılım (andi) dağıtıcı soliton femtosaniyesini göstermektedirfiber lazer cihazıçoğu Thorlabs standart bileşenleri (fiber, lens, montaj ve yer değiştirme tablosu) kullanılarak oluşturulabilir.
Boşluk boşalma tekniği için kullanılabilirQ-Switched LazerlerDaha düşük refrekansla nabız enerjisini arttırmak için daha kısa darbeler ve mod kilitli lazerler elde etmek.
Zaman alanı ve frekans alanı darbeleri
Darbenin zamanla doğrusal şekli genellikle nispeten basittir ve Gauss ve Sech² fonksiyonları ile ifade edilebilir. Darbe süresi (darbe genişliği olarak da bilinir) en yaygın olarak yarım yükseklik genişliği (FWHM) değeri, yani optik gücün en az yarısı tepe gücünün olduğu genişlik ile ifade edilir; Q anahtarlı lazer, nanosaniye kısa darbeler üretir
Mod kilitli lazerler, onlarca pikosaniye sırası içinde ultra kısa darbeler (USP) üretir. Yüksek hızlı elektronikler sadece onlarca pikosaniyeyi ölçebilir ve daha kısa darbeler sadece otokorelatörler, kurbağa ve örümcek gibi tamamen optik teknolojilerle ölçülebilir. Nanosaniye veya daha uzun darbeler, hareket ederken nabız genişliğini zor değiştirirken, uzun mesafelerde bile, ultra kısa darbeler çeşitli faktörlerden etkilenebilir:
Dispersiyon, büyük bir darbe genişlemesine neden olabilir, ancak karşı dispersiyon ile yeniden sıkıştırılabilir. Aşağıdaki diyagram, Thorlabs femtosaniye darbe kompresörünün mikroskop dispersiyonunu nasıl telafi ettiğini göstermektedir.
Doğrusal olmayanlık genellikle nabız genişliğini doğrudan etkilemez, ancak bant genişliğini genişletir, bu da darbeyi yayılma sırasında dispersiyona daha duyarlı hale getirir. Sınırlı bant genişliğine sahip diğer kazançlı ortamlar da dahil olmak üzere her türlü fiber, bant genişliğinin veya ultra kısa nabızın şeklini etkileyebilir ve bant genişliğinde bir azalma zaman içinde genişlemeye yol açabilir; Ayrıca, spektrum daraldığında güçlü cıvıltılı nabızın nabız genişliğinin kısaldığı durumlar da vardır.
Gönderme Zamanı: Şub-05-2024