Eşsizultra hızlı lazerikinci kısım
Dağılım ve darbe yayılımı: Grup gecikme dağılımı
Ultra hızlı lazerler kullanılırken karşılaşılan en zorlu teknik zorluklardan biri, lazerin başlangıçta yaydığı ultra kısa darbelerin süresini korumaktır.lazer. Ultra hızlı darbeler, darbeleri daha uzun hale getiren zaman bozulmasına karşı çok hassastır. Bu etki, ilk darbenin süresi kısaldıkça kötüleşir. Ultra hızlı lazerler 50 saniyelik bir süreye sahip darbeler yayabilse de, darbeyi hedef konuma iletmek için aynalar ve mercekler kullanılarak veya hatta darbeyi sadece havadan ileterek zaman içinde güçlendirilebilirler.
Bu zaman bozulması, ikinci derece dağılım olarak da bilinen grup gecikmeli dağılım (GDD) adı verilen bir ölçü kullanılarak niceliksel olarak belirlenir. Aslında, ultrafart-lazer darbelerinin zaman dağılımını etkileyebilecek daha yüksek dereceli dağılım terimleri de vardır, ancak pratikte, genellikle sadece GDD'nin etkisini incelemek yeterlidir. GDD, belirli bir malzemenin kalınlığına doğrusal olarak orantılı olan frekans bağımlı bir değerdir. Mercek, pencere ve objektif bileşenleri gibi iletim optikleri genellikle pozitif GDD değerlerine sahiptir, bu da sıkıştırılmış darbelerin iletim optiklerine,lazer sistemleri. Daha düşük frekanslara (yani daha uzun dalga boylarına) sahip bileşenler, daha yüksek frekanslara (yani daha kısa dalga boylarına) sahip bileşenlerden daha hızlı yayılır. Darbe daha fazla maddeden geçtikçe, darbedeki dalga boyu zamanla daha da uzamaya devam edecektir. Daha kısa darbe süreleri ve dolayısıyla daha geniş bant genişlikleri için, bu etki daha da abartılır ve önemli darbe zamanı bozulmasına neden olabilir.
Ultra hızlı lazer uygulamaları
spektroskopi
Ultra hızlı lazer kaynaklarının ortaya çıkışından bu yana, spektroskopi bunların ana uygulama alanlarından biri olmuştur. Darbe süresini femtosaniyelere veya hatta attosaniyelere düşürerek, fizik, kimya ve biyolojide tarihsel olarak gözlemlenmesi imkansız olan dinamik süreçler artık elde edilebilir. Temel süreçlerden biri atomik harekettir ve atomik hareketin gözlemlenmesi, moleküler titreşim, moleküler ayrışma ve fotosentetik proteinlerde enerji transferi gibi temel süreçlerin bilimsel anlayışını geliştirmiştir.
biyolojik görüntüleme
Tepe güçteki ultra hızlı lazerler doğrusal olmayan süreçleri destekler ve çoklu foton mikroskopisi gibi biyolojik görüntüleme için çözünürlüğü iyileştirir. Çoklu foton sisteminde, biyolojik bir ortamdan veya floresan hedeften doğrusal olmayan bir sinyal üretmek için iki fotonun uzay ve zamanda örtüşmesi gerekir. Bu doğrusal olmayan mekanizma, tek foton süreçlerinin çalışmalarını etkileyen arka plan floresan sinyallerini önemli ölçüde azaltarak görüntüleme çözünürlüğünü iyileştirir. Basitleştirilmiş sinyal arka planı gösterilmiştir. Çoklu foton mikroskobunun daha küçük uyarma bölgesi ayrıca fototoksisiteyi önler ve numuneye verilen hasarı en aza indirir.
Şekil 1: Çok fotonlu mikroskop deneyinde bir ışın yolunun örnek diyagramı
Lazer malzeme işleme
Ultra hızlı lazer kaynakları, ultra kısa darbelerin malzemelerle etkileşime girdiği benzersiz yol nedeniyle lazer mikroişleme ve malzeme işlemede de devrim yaratmıştır. Daha önce LDT'yi tartışırken belirtildiği gibi, ultra hızlı darbe süresi, malzemenin kafesine ısı yayılımının zaman ölçeğinden daha hızlıdır. Ultra hızlı lazerler, çok daha küçük bir ısıdan etkilenen bölge üretirnanosaniye darbeli lazerler, daha düşük kesi kayıpları ve daha hassas işleme ile sonuçlanır. Bu prensip, ultrafart lazer kesiminin artan hassasiyetinin, çevredeki dokuya verilen hasarı azaltmaya yardımcı olduğu ve lazer cerrahisi sırasında hasta deneyimini iyileştirdiği tıbbi uygulamalara da uygulanabilir.
Attosaniye darbeleri: ultra hızlı lazerlerin geleceği
Ultra hızlı lazerleri ilerletmek için araştırmalar devam ederken, daha kısa darbe sürelerine sahip yeni ve geliştirilmiş ışık kaynakları geliştiriliyor. Daha hızlı fiziksel süreçler hakkında bilgi edinmek için birçok araştırmacı, aşırı ultraviyole (XUV) dalga boyu aralığında yaklaşık 10-18 saniyelik attosaniye darbelerinin üretilmesine odaklanıyor. Attosaniye darbeleri, elektron hareketinin izlenmesini sağlar ve elektronik yapı ve kuantum mekaniği anlayışımızı geliştirir. XUV attosaniye lazerlerinin endüstriyel süreçlere entegrasyonu henüz önemli bir ilerleme kaydetmemiş olsa da, alandaki devam eden araştırmalar ve gelişmeler, femtosaniye ve pikosaniye durumlarında olduğu gibi, bu teknolojiyi laboratuvardan çıkarıp üretime taşıyacaktır.lazer kaynakları.
Gönderi zamanı: 25-Haz-2024