Genel Bakışdarbeli lazerler
Üretmenin en doğrudan yolulazerLazer darbeleri üretmenin bir yolu, sürekli lazerin dışına bir modülatör eklemektir. Bu yöntem, basit olmasına rağmen en hızlı pikosaniye darbesini üretebilir, ancak ışık enerjisini israf eder ve tepe gücü sürekli ışık gücünü aşamaz. Bu nedenle, lazer darbeleri üretmenin daha verimli bir yolu, lazer boşluğunda modülasyon yapmak, darbe dizisinin kapalı zamanında enerji depolamak ve açık zamanında serbest bırakmaktır. Lazer boşluğu modülasyonu yoluyla darbe üretmek için kullanılan dört yaygın teknik kazanç değiştirme, Q-değiştirme (kayıp değiştirme), boşluk boşaltma ve mod kilitlemedir.
Kazanç anahtarı, pompa gücünü modüle ederek kısa darbeler üretir. Örneğin, yarı iletken kazanç anahtarlamalı lazerler, akım modülasyonu ile birkaç nanosaniyeden yüz pikosaniyeye kadar darbeler üretebilir. Darbe enerjisi düşük olsa da, bu yöntem ayarlanabilir tekrarlama frekansı ve darbe genişliği gibi çok esnek özellikler sunar. 2018 yılında, Tokyo Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, 40 yıllık teknik bir darboğazda çığır açan bir femtosaniye kazanç anahtarlamalı yarı iletken lazeri rapor ettiler.
Güçlü nanosaniye darbeler genellikle, boşluk içinde birkaç turda yayılan ve sistemin boyutuna bağlı olarak birkaç milijoule ile birkaç joule arasında değişen darbe enerjisine sahip Q-anahtarlı lazerler tarafından üretilir. Orta enerjili (genellikle 1 μJ'nin altında) pikosaniye ve femtosaniye darbeler ise esas olarak mod kilitli lazerler tarafından üretilir. Lazer rezonatöründe sürekli olarak döngü yapan bir veya daha fazla ultra kısa darbe bulunur. Her bir boşluk içi darbe, çıkış kuplaj aynasından bir darbe iletir ve yeniden frekans genellikle 10 MHz ile 100 GHz arasındadır. Aşağıdaki şekil, tamamen normal dağılımlı (ANDi) dağıtıcı soliton femtosaniye darbesini göstermektedir.fiber lazer cihazıBunların çoğu Thorlabs'ın standart bileşenleri (fiber optik kablo, lens, bağlantı aparatı ve hareket tablası) kullanılarak üretilebilir.
Diş boşluğunu boşaltma tekniği şu amaçlarla kullanılabilir:Q-anahtarlı lazerlerDaha kısa darbeler elde etmek ve daha düşük frekansta darbe enerjisini artırmak için mod kilitli lazerler kullanılır.
Zaman alanı ve frekans alanı darbeleri
Darbenin zamana bağlı doğrusal şekli genellikle nispeten basittir ve Gauss ve sech² fonksiyonları ile ifade edilebilir. Darbe süresi (darbe genişliği olarak da bilinir) en yaygın olarak yarı yükseklik genişliği (FWHM) değeri ile ifade edilir; yani, optik gücün tepe gücünün en az yarısı olduğu genişliktir; Q-anahtarlı lazer, nanosaniyelik kısa darbeler üretir.
Mod kilitli lazerler, onlarca pikosaniyeden femtosaniyeye kadar değişen ultra kısa darbeler (USP) üretir. Yüksek hızlı elektronikler yalnızca onlarca pikosaniyeye kadar ölçüm yapabilir ve daha kısa darbeler yalnızca otokorelatörler, FROG ve SPIDER gibi tamamen optik teknolojilerle ölçülebilir. Nanosaniye veya daha uzun darbeler, uzun mesafelerde bile ilerlerken darbe genişliklerini neredeyse hiç değiştirmezken, ultra kısa darbeler çeşitli faktörlerden etkilenebilir:
Dağılım, büyük bir darbe genişlemesine neden olabilir, ancak ters dağılımla yeniden sıkıştırılabilir. Aşağıdaki diyagram, Thorlabs femtosaniye darbe sıkıştırıcısının mikroskop dağılımını nasıl telafi ettiğini göstermektedir.
Doğrusal olmama durumu genellikle darbe genişliğini doğrudan etkilemez, ancak bant genişliğini genişleterek darbenin yayılım sırasında dağılıma daha yatkın hale gelmesine neden olur. Sınırlı bant genişliğine sahip diğer kazanç ortamları da dahil olmak üzere her türlü fiber, bant genişliğinin veya ultra kısa darbenin şeklini etkileyebilir ve bant genişliğindeki bir azalma, zaman içinde genişlemeye yol açabilir; ayrıca, spektrum daraldığında güçlü bir şekilde frekans kayması gösteren darbenin darbe genişliğinin kısaldığı durumlar da vardır.
Yayın tarihi: 05 Şubat 2024