Eşsizultra hızlı lazerbirinci bölüm
Ultrahızlının 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 spektrumlu bir bant genişliği gerekir. Darbe şekli ve merkezi dalga boyu, belirli bir sürenin darbelerini üretmek için gereken minimum bant genişliğini belirler. Tipik olarak, bu ilişki belirsizlik ilkesinden türetilen zaman-bant genişliği ürünü (TBP) açısından tanımlanır. Gauss darbesinin TBP'si aşağıdaki formülle verilir:TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ darbe süresidir ve Δv frekans bant genişliğidir. Özünde, 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, birkaç farklı darbe süresini desteklemek için gereken minimum bant genişliğini gösterir.
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 düzgün bir şekilde yönetilmelidir. Genellikle, bu zorluklara yönelik en basit çözümlerden biri lazerlerin geniş spektrumlu çıktısıdır. Geçmişte öncelikli olarak daha uzun darbeli veya sürekli dalga lazerleri kullandıysanız, mevcut optik bileşenleriniz ultra hızlı darbelerin tam bant genişliğini yansıtamayabilir veya iletemeyebilir.
Lazer hasar eşiği
Ultra hızlı optikler ayrıca daha geleneksel lazer kaynaklarına kıyasla önemli ölçüde farklı ve gezinmesi daha zor lazer hasar eşiklerine (LDT) sahiptir. Optikler sağlandığındananosaniye darbeli lazerler, LDT değerleri genellikle 5-10 J/cm2 mertebesindedir. Ultra hızlı optikler için bu büyüklükteki değerler pratikte duyulmamıştır, çünkü LDT değerlerinin <1 J/cm2 mertebesinde olma olasılığı daha yüksektir, genellikle 0,3 J/cm2'ye yakındır. Farklı darbe süreleri altında LDT genliğindeki önemli değişim, darbe sürelerine dayalı lazer hasar mekanizmasının sonucudur. Nanosaniye lazerler veya daha uzundarbeli lazerler, hasara neden olan ana mekanizma termal ısıtmadır. Kaplama ve alt tabaka malzemelerioptik cihazlarolay fotonlarını emer ve ısıtır. Bu, malzemenin kristal kafesinin bozulmasına yol açabilir. Termal genleşme, çatlama, erime ve kafes gerginliği, bu malzemelerin yaygın termal hasar mekanizmalarıdırlazer 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 iyonizasyon gibi doğrusal olmayan süreçlere dönüştürür. Bu nedenle, bir nanosaniye darbenin LDT derecesini bir ultra hızlı darbenin derecesine daraltmak mümkün değildir, çünkü hasarın fiziksel mekanizması farklıdır. Bu nedenle, aynı kullanım koşulları altında (örneğin, dalga boyu, darbe süresi ve tekrarlama oranı), yeterince yüksek bir LDT derecesine sahip optik bir cihaz, belirli 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 hasarın mekanizmaları
Gönderi zamanı: 24-Haz-2024