Eşsizultra hızlı lazerbirinci bölüm
Ultrahızlının benzersiz özelliklerilazerler
Ultra hızlı lazerlerin ultra kısa atım süresi, bu sistemlere onları uzun atımlı veya sürekli dalga (CW) lazerlerden ayıran benzersiz özellikler kazandırır. Bu kadar kısa bir darbe üretmek için geniş spektrumlu bir bant genişliği gereklidir. Darbe şekli ve merkezi dalga boyu, belirli bir süredeki darbeleri üretmek için gereken minimum bant genişliğini belirler. Tipik olarak bu ilişki belirsizlik ilkesinden türetilen zaman bant genişliği çarpımı (TBP) cinsinden tanımlanır. Gauss darbesinin TBP'si aşağıdaki formülle verilir:TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ darbe süresi ve Δv frekans bant genişliğidir. Temelde denklem, spektrum bant genişliği ile darbe süresi arasında ters bir ilişki olduğunu gösterir; bu, darbenin süresi azaldıkça, bu darbeyi üretmek için gereken bant genişliğinin arttığı anlamına gelir. Şekil 1, birkaç farklı darbe süresini desteklemek için gereken minimum bant genişliğini göstermektedir.
Şekil 1: Desteklemek için gereken minimum spektral bant genişliğilazer darbeleri10 ps (yeşil), 500 fs (mavi) ve 50 fs (kırmızı)
Ultra hızlı lazerlerin teknik zorlukları
Ultra hızlı lazerlerin geniş spektral bant genişliği, tepe gücü ve kısa darbe süresi sisteminizde uygun şekilde yönetilmelidir. Genellikle bu zorluklara karşı en basit çözümlerden biri lazerlerin geniş spektrumlu çıktısıdır. Geçmişte öncelikle daha uzun darbeli veya sürekli dalga lazerleri kullandıysanız, mevcut optik bileşen stoğunuz, ultra hızlı darbelerin tüm bant genişliğini yansıtamayabilir veya iletemeyebilir.
Lazer hasarı eşiği
Ultra hızlı optikler ayrıca, daha geleneksel lazer kaynaklarıyla karşılaştırıldığında önemli ölçüde farklı ve gezinmesi daha zor lazer hasarı eşik değerlerine (LDT) sahiptir. Optik sağlandığındananosaniye darbeli lazerlerLDT değerleri genellikle 5-10 J/cm2 mertebesindedir. Ultra hızlı optikler için bu büyüklükteki değerler neredeyse hiç duyulmamıştır, çünkü LDT değerlerinin genellikle <1 J/cm2 civarında, genellikle 0,3 J/cm2'ye yakın olması muhtemeldir. Farklı darbe süreleri altında LDT genliğinin önemli değişimi, darbe sürelerine dayalı lazer hasar mekanizmasının sonucudur. Nanosaniyelik lazerler veya daha uzun süreler içindarbeli lazerlerHasara neden olan ana mekanizma termal ısınmadır. Kaplama ve altlık malzemelerioptik cihazlarGelen fotonları emer ve ısıtır. Bu, malzemenin kristal kafesinin bozulmasına yol açabilir. Termal genleşme, çatlama, erime ve kafes gerilimi bunların ortak termal hasar mekanizmalarıdır.lazer kaynakları.
Bununla birlikte, ultra hızlı lazerler için darbe süresinin kendisi, lazerden malzeme kafesine ısı transferinin zaman ölçeğinden daha hızlıdır, dolayısıyla lazer kaynaklı hasarın ana nedeni termal etki değildir. Bunun yerine, ultra hızlı lazerin tepe gücü, hasar mekanizmasını çoklu foton absorpsiyonu ve iyonizasyon gibi doğrusal olmayan süreçlere dönüştürür. Bu nedenle nanosaniyelik bir darbenin LDT derecesini ultra hızlı bir darbeninkine basitçe daraltmak mümkün değildir çünkü hasarın fiziksel mekanizması farklıdır. Bu nedenle, aynı kullanım koşulları altında (örn. dalga boyu, darbe süresi ve tekrarlama hızı), yeterince yüksek LDT derecesine sahip bir optik cihaz, özel uygulamanız için en iyi optik cihaz olacaktır. Farklı koşullar altında test edilen optikler, sistemdeki aynı optiğin gerçek performansını temsil etmez.
Şekil 1: Farklı darbe sürelerine sahip lazer kaynaklı hasarın mekanizmaları
Gönderim zamanı: Haz-24-2024