Eşsizultra hızlı lazerbirinci bölüm
Ultra hızlının benzersiz özelliklerilazerler
Ultra hızlı lazerlerin ultra kısa darbe süresi, bu sistemlere onları uzun darbeli veya sürekli dalga (CW) lazerlerden ayıran benzersiz özellikler kazandırır. Bu kadar kısa bir darbe üretmek için geniş bir spektrum bant genişliği gereklidir. Darbe şekli ve merkezi dalga boyu, belirli bir süreli darbeler üretmek için gereken minimum bant genişliğini belirler. Bu ilişki genellikle, belirsizlik ilkesinden türetilen zaman-bant genişliği çarpımı (TBP) cinsinden tanımlanır. Gauss darbesinin TBP'si şu formülle verilir:TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ darbe süresi ve Δv frekans bant genişliğidir. Denklem, özünde spektrum bant genişliği ile darbe süresi arasında ters bir ilişki olduğunu göstermektedir; yani darbenin süresi azaldıkça, o darbeyi üretmek için gereken bant genişliği artar. 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 doğru bir şekilde yönetilmelidir. Genellikle, bu zorlukların en basit çözümlerinden biri lazerlerin geniş spektrumlu çıkışıdır. Geçmişte ağırlıklı olarak uzun darbeli veya sürekli dalga lazerler kullandıysanız, mevcut optik bileşenleriniz ultra hızlı darbelerin tam bant genişliğini yansıtamayabilir veya iletemeyebilir.
Lazer hasar eşiği
Ultra hızlı optikler, daha geleneksel lazer kaynaklarına kıyasla önemli ölçüde farklı ve daha zor gezinilebilen lazer hasar eşiklerine (LDT) sahiptir. Optikler sağlandığındananosaniye darbeli lazerlerLDT değerleri genellikle 5-10 J/cm2 mertebesindedir. Ultra hızlı optikler için bu büyüklükteki değerler neredeyse hiç duyulmamıştır, çünkü LDT değerlerinin <1 J/cm2 mertebesinde, genellikle 0,3 J/cm2'ye yakın olma olasılığı daha yüksektir. Farklı darbe süreleri altında LDT genliğindeki önemli değişim, darbe sürelerine dayalı lazer hasar mekanizmasının bir sonucudur. Nanosaniye veya daha uzun lazerler içindarbeli lazerlerHasara neden olan ana mekanizma termal ısınmadır. Kaplama ve alt tabaka malzemelerioptik cihazlarGelen fotonları emer ve ısıtır. Bu durum, malzemenin kristal kafesinin bozulmasına yol açabilir. Isıl genleşme, çatlama, erime ve kafes gerilmesi, bu malzemelerin yaygın termal hasar mekanizmalarıdır.lazer kaynakları.
Ancak ultra hızlı lazerlerde, darbe süresinin kendisi lazerden malzeme kafesine ısı transferinin zaman ölçeğinden daha hızlıdır, bu nedenle termal etki lazer kaynaklı hasarın ana nedeni değildir. Bunun yerine, ultra hızlı lazerin tepe gücü, hasar mekanizmasını çoklu foton emilimi ve iyonizasyon gibi doğrusal olmayan süreçlere dönüştürür. Bu nedenle, bir nanosaniye darbenin LDT değerini, bir ultra hızlı darbenin LDT değerine daraltmak mümkün değildir, çünkü hasarın fiziksel mekanizması farklıdır. Bu nedenle, aynı kullanım koşulları altında (örneğin dalga boyu, darbe süresi ve tekrarlama hızı), yeterince yüksek bir LDT değerine 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 süreleriyle lazer kaynaklı hasar mekanizmaları
Gönderi zamanı: 24 Haz 2024