Eşsizultra hızlı lazerikinci bölüm
Dağılım ve darbe yayılımı: Grup gecikme dağılımı
Ultra hızlı lazerleri kullanırken karşılaşılan en zor teknik zorluklardan biri, başlangıçta lazer tarafından yayılan ultra kısa darbelerin süresini korumaktır.lazer. Ultra hızlı darbeler, zaman bozulmasına karşı çok hassastır ve bu da darbelerin daha uzun olmasına neden olur. Bu etki, ilk darbenin süresi kısaldıkça daha da kötüleşir. Ultra hızlı lazerler 50 saniyelik darbeler yayabiliyorken, darbeyi hedef konuma iletmek için aynalar ve mercekler kullanılarak zamanla güçlendirilebiliyor, hatta atımı sadece hava yoluyla iletebiliyorlar.
Bu zaman bozulması, ikinci dereceden dağılım olarak da bilinen grup gecikmeli dağılım (GDD) adı verilen bir ölçü kullanılarak ölçülür. 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 kalınlığıyla doğrusal orantılı olan frekansa bağlı bir değerdir. Lens, pencere ve objektif bileşenleri gibi iletim optikleri tipik olarak pozitif GDD değerlerine sahiptir; bu, sıkıştırılmış darbelerin iletim optiklerine, sıkıştırılmış darbelerin yaydığından daha uzun bir darbe süresi verebileceğini gösterir.lazer sistemleri. Düşük frekanslı bileşenler (yani daha uzun dalga boyları), yüksek frekanslı (yani daha kısa dalga boyları) bileşenlerden daha hızlı yayılır. Nabız giderek daha fazla maddeden geçtikçe, nabzın dalga boyu zaman içinde giderek daha fazla genişlemeye devam edecektir. Daha kısa darbe süreleri ve dolayısıyla daha geniş bant genişlikleri için bu etki daha da abartılır ve önemli darbe süresi 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 ve hatta attosaniyelere düşürerek fizik, kimya ve biyolojide tarihsel olarak gözlemlenmesi imkansız olan dinamik süreçler artık başarılabilir. Anahtar süreçlerden biri atomik harekettir ve atomik hareketin gözlemlenmesi, fotosentetik proteinlerdeki moleküler titreşim, moleküler ayrışma ve enerji transferi gibi temel süreçlerin bilimsel olarak anlaşılmasını geliştirmiştir.
biyogörüntüleme
En yüksek güce sahip ultra hızlı lazerler, doğrusal olmayan süreçleri destekler ve çoklu foton mikroskobu gibi biyolojik görüntüleme için çözünürlüğü artırır. Çoklu fotonlu bir sistemde, biyolojik bir ortamdan veya floresan hedeften doğrusal olmayan bir sinyal üretmek için iki fotonun uzay ve zamanda örtüşmesi gerekir. Bu doğrusal olmayan mekanizma, tek fotonlu işlemlere ilişkin çalışmaları rahatsız eden arka plan floresans sinyallerini önemli ölçüde azaltarak görüntüleme çözünürlüğünü artırır. Basitleştirilmiş sinyal arka planı gösterilmiştir. Multifoton mikroskobunun daha küçük uyarma bölgesi aynı zamanda fototoksisiteyi önler ve numuneye verilen zararı en aza indirir.
Şekil 1: Çoklu foton mikroskobu deneyindeki ışın yolunun örnek diyagramı
Lazer malzeme işleme
Ultra hızlı lazer kaynakları, ultra kısa darbelerin malzemelerle etkileşime girmesinin benzersiz yolu nedeniyle lazer mikro işleme ve malzeme işlemede de devrim yarattı. Daha önce de belirtildiği gibi, LDT'yi tartışırken, ultra hızlı darbe süresi, malzemenin kafesine ısı yayılımının zaman ölçeğinden daha hızlıdır. Ultra hızlı lazerler, ısıdan etkilenen bölgeden çok daha küçük bir bölge üretir.nanosaniye darbeli lazerler, daha düşük kesi kayıpları ve daha hassas işleme ile sonuçlanır. Bu prensip aynı zamanda ultrafart-lazer kesimin artan hassasiyetinin çevredeki dokuya verilen hasarın azaltılmasına yardımcı olduğu ve lazer ameliyatı sırasında hasta deneyimini iyileştirdiği tıbbi uygulamalara da uygulanabilir.
Attosaniye darbeleri: ultra hızlı lazerlerin geleceği
Araştırmalar ultra hızlı lazerleri geliştirmeye devam ettikçe, daha kısa darbe süreli 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 saniyelik attosaniye darbelerinin üretilmesine odaklanıyor. Attosaniye darbeleri elektron hareketinin izlenmesine olanak tanır ve elektronik yapı ve kuantum mekaniği anlayışımızı geliştirir. XUV attosaniye lazerlerin endüstriyel süreçlere entegrasyonu henüz önemli bir ilerleme kaydetmemiş olsa da, alanda devam eden araştırma ve ilerlemeler, femtosaniye ve pikosaniyede olduğu gibi, neredeyse kesinlikle bu teknolojiyi laboratuvarın dışına ve üretime itecektir.lazer kaynakları.
Gönderim zamanı: Haz-25-2024