Eşsizultra hızlı lazerbirinci bölüm
Ultra hızlı benzersiz özelliklerlazerler
Ultra hızlı lazerlerin ultra kısa darbe süresi, bu sistemlere 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 merkez dalga boyu, belirli bir süreye sahip darbeler üretmek için gereken minimum bant genişliğini belirler. Tipik olarak, bu ilişki belirsizlik ilkesinden türetilen zaman-bant genişliği çarpımı (TBP) cinsinden açıklanır. Gauss darbesinin TBP'si aşağıdaki formülle verilir: TBP = Gauss = ΔτΔν ≈ 0,441
Δτ darbe süresini, Δv ise frekans bant genişliğini temsil eder. Esasen, denklem spektrum bant genişliği ile darbe süresi arasında ters bir ilişki olduğunu gösterir; yani darbenin süresi azaldıkça, o darbeyi üretmek için gereken bant genişliği artar. Şekil 1, çeşitli farklı darbe sürelerini 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 şekilde yönetilmelidir. Genellikle bu zorluklara en basit çözümlerden biri, lazerlerin geniş spektrumlu çıkışıdır. Geçmişte ağırlıklı olarak daha uzun darbeli veya sürekli dalga lazerler kullandıysanız, mevcut optik bileşenleriniz ultra hızlı darbelerin tam bant genişliğini yansıtma veya iletme yeteneğine sahip olmayabilir.
Lazer hasar eşiği
Ultra hızlı optikler, geleneksel lazer kaynaklarına kıyasla önemli ölçüde farklı ve yönetilmesi daha zor lazer hasar eşiklerine (LDT) sahiptir. Optikler sağlandığında...nanosaniyelik darbeli lazerlerLDT değerleri genellikle 5-10 J/cm2 mertebesindedir. Ultra hızlı optiklerde, bu büyüklükteki değerler neredeyse hiç görülmez, çünkü LDT değerlerinin <1 J/cm2 mertebesinde, genellikle 0,3 J/cm2'ye daha yakın olması daha olasıdır. Farklı darbe süreleri altında LDT genliğindeki önemli değişim, darbe sürelerine dayalı lazer hasar mekanizmasının bir sonucudur. Nanosecond lazerler veya daha uzun süreli lazerler için...darbeli lazerlerHasara neden olan ana mekanizma termal ısınmadır. Kaplama ve alt tabaka malzemelerioptik cihazlarGelen fotonları emer ve ısıtır. Bu, malzemenin kristal kafesinin bozulmasına yol açabilir. Termal genleşme, çatlama, erime ve kafes gerilmesi, bu malzemelerin yaygın termal hasar mekanizmalarıdır.lazer kaynakları.
Ancak, ultra hızlı lazerler için, darbe süresi, 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 iyonlaşma gibi doğrusal olmayan süreçlere dönüştürür. Bu nedenle, nanosaniyelik bir darbenin LDT değerini ultra hızlı bir darbenin değerine indirgemek 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 optik cihaz, özel uygulamanız için en iyi optik cihaz olacaktır. Farklı koşullar altında test edilen optikler, sistemdeki aynı optiklerin gerçek performansını temsil etmez.
Şekil 1: Farklı darbe süreleriyle lazer kaynaklı hasarın mekanizmaları
Yayın tarihi: 24 Haz-2024