Eşsizultra hızlı lazerİkinci Bölüm
Dispersiyon ve nabız yayma: Grup gecikme dispersiyonu
Ultrafast lazerler kullanırken karşılaşılan en zor teknik zorluklardan biri, başlangıçta başlangıçta yayılan ultra kısa darbelerin süresini korumaktır.lazer. Ultrafast darbeleri zaman bozulmasına çok duyarlıdır, bu da darbeleri daha uzun hale getirir. İlk darbe süresi kısaldıkça bu etki daha da kötüleşir. Ultrafast lazerler nabızları 50 saniye sürebilirken, nabzı hedef yere iletmek için aynalar ve lensler kullanarak zamanla yükseltilebilir veya hatta darbeyi hava yoluyla iletebilirler.
Bu kez bozulma, ikinci dereceden dispersiyon olarak da bilinen Grup Gecikmeli Dispersiyon (GDD) adı verilen bir önlem kullanılarak ölçülür. Aslında, ultrafart-lazer darbelerinin zaman dağılımını etkileyebilecek daha yüksek dereceli dispersiyon terimleri de vardır, ancak pratikte genellikle sadece GDD'nin etkisini incelemek için yeterlidir. GDD, belirli bir malzemenin kalınlığı ile doğrusal olarak orantılı olan frekansa bağlı bir değerdir. Lens, pencere ve nesnel bileşenler gibi şanzıman optikleri tipik olarak pozitif GDD değerlerine sahiptir, bu da sıkıştırılmış darbelerin iletim optiklerine yayılanlardan daha uzun bir nabız süresi verebileceğini gösterir.lazer sistemleri. Daha düşük frekanslı bileşenler (yani, daha uzun dalga boyları) daha yüksek frekanslara (yani daha kısa dalga boyları) sahip bileşenlerden daha hızlı yayılır. Nabız gittikçe daha fazla madde geçtikçe, darbedeki dalga boyu zamanla daha da uzanmaya devam edecektir. Daha kısa nabız süreleri ve dolayısıyla daha geniş bant genişlikleri için, bu etki daha da abartılır ve önemli nabız süresi bozulmasına neden olabilir.
UltraFast Lazer Uygulamaları
spektroskopi
UltraFast lazer kaynaklarının ortaya çıkmasından bu yana spektroskopi ana uygulama alanlarından biri olmuştur. Nabız süresini femtosaniye veya hatta attoseconds'a düşürerek, tarihsel olarak gözlemlenmesi imkansız olan fizik, kimya ve biyolojide dinamik süreçler artık elde edilebilir. Anahtar süreçlerden biri atomik harekettir ve atomik hareketin gözlemlenmesi, fotosentetik proteinlerde moleküler titreşim, moleküler ayrışma ve enerji transferi gibi temel süreçlerin bilimsel anlayışını geliştirmiştir.
biyoimating
Pik güç ultra hızlı lazerler doğrusal olmayan işlemleri destekler ve çok foton mikroskopi gibi biyolojik görüntüleme için çözünürlüğü iyileştirir. Çok foton bir sistemde, biyolojik bir ortamdan veya floresan hedefinden doğrusal olmayan bir sinyal oluşturmak için iki fotonun uzay ve zamanda örtüşmesi gerekir. Bu doğrusal olmayan mekanizma, tek foton süreçlerinin veba çalışmalarının arka plan floresan sinyallerini önemli ölçüde azaltarak görüntüleme çözünürlüğünü geliştirir. Basitleştirilmiş sinyal arka planı gösterilmiştir. Multiphoton mikroskobunun daha küçük uyarma bölgesi de fototoksisiteyi önler ve numuneye verilen hasarı en aza indirir.
Şekil 1: Çok fotonlu mikroskop deneyinde bir ışın yolunun örnek diyagramı
Lazer malzeme işleme
Ultrafast lazer kaynakları, ultrashort darbelerinin malzemelerle etkileşime girmesinin benzersiz yolu nedeniyle lazer mikro -akış ve malzeme işleme de devrim yaratmıştır. Daha önce de belirtildiği gibi, LDT'yi tartışırken, ultrafast nabız süresi, malzemenin kafesine ısı difüzyonunun zaman ölçeğinden daha hızlıdır. UltraFast lazerleri, ısıdan etkilenen çok daha küçük bir bölge üretir.Nanosaniye darbeli lazerler, daha düşük insizyon kayıpları ve daha hassas işleme ile sonuçlanır. Bu prensip, ultrafart-lazer kesiminin artan hassasiyetinin çevreleyen dokudaki hasarı azaltmaya yardımcı olduğu ve lazer cerrahisi sırasında hasta deneyimini geliştirdiği tıbbi uygulamalar için de geçerlidir.
Attosecond darbeleri: UltraFast Lazerlerin Geleceği
Araştırmalar ultra hızlı lazerleri ilerletmeye devam ettikçe, daha kısa nabız süreleri olan yeni ve geliştirilmiş ışık kaynakları geliştirilmektedir. Daha hızlı fiziksel süreçler hakkında bilgi edinmek için, birçok araştırmacı, aşırı ultraviyole (XUV) dalga boyu aralığında yaklaşık 10-18 s-Attosecond darbelerinin üretilmesine odaklanıyor. Attosecond darbeleri elektron hareketinin izlenmesine izin verir ve elektronik yapı ve kuantum mekaniği anlayışımızı geliştirir. XUV Attosecond lazerlerin endüstriyel süreçlere entegrasyonu henüz önemli bir ilerleme kaydetmemiş olsa da, bu teknolojiyi femtosaniye ve pikosaniye için olduğu gibi, bu teknolojiyi neredeyse kesinlikle laboratuvardan ve üretime itecektir.lazer kaynakları.
Gönderme Zamanı: Haziran-25-2024