Eşsizultra hızlı lazerikinci bölüm
Dağılım ve darbe yayılımı: Grup gecikme dağılımı
Ultra hızlı lazerler kullanılırken karşılaşılan en zorlu teknik zorluklardan biri, lazer tarafından başlangıçta yayılan ultra kısa darbelerin süresini korumaktır.lazerUltra hızlı darbeler, darbeleri uzatan zaman bozulmasına karşı oldukça hassastır. Bu etki, ilk darbenin süresi kısaldıkça daha da kötüleşir. Ultra hızlı lazerler 50 saniyelik darbeler yayabilse de, darbeyi hedef konuma iletmek için aynalar ve mercekler kullanılarak, hatta sadece hava yoluyla iletilerek zaman içinde güçlendirilebilirler.
Bu zaman bozulması, ikinci dereceden dispersiyon olarak da bilinen grup gecikmeli dispersiyon (GDD) adı verilen bir ölçü kullanılarak niceliksel olarak belirlenir. Aslında, ultrafart lazer darbelerinin zaman dağılımını etkileyebilecek daha yüksek dereceli dispersiyon terimleri de vardır, ancak pratikte genellikle sadece GDD'nin etkisini incelemek yeterlidir. GDD, belirli bir malzemenin kalınlığıyla doğrusal orantılı, frekansa bağlı bir değerdir. Mercek, pencere ve objektif bileşenleri gibi iletim optikleri genellikle pozitif GDD değerlerine sahiptir; bu da, sıkıştırılmış darbelerin iletim optiğine, yaydığı darbelerden daha uzun bir darbe süresi sağlayabileceğini gösterir.lazer sistemleriDaha düşük frekanslı (yani daha uzun dalga boylu) bileşenler, daha yüksek frekanslı (yani daha kısa dalga boylu) 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 artar ve darbe süresinde önemli bozulmalara neden olabilir.
Ultra hızlı lazer uygulamaları
spektroskopi
Ultra hızlı lazer kaynaklarının ortaya çıkışından bu yana, spektroskopi bu kaynakların temel uygulama alanlarından biri olmuştur. Darbe süresinin femtosaniyelere, hatta attosaniyelere düşürülmesiyle, fizik, kimya ve biyolojide geçmişte gözlemlenmesi imkansız olan dinamik süreçler artık gerçekleştirilebilmektedir. Bu süreçlerden biri atom hareketidir ve atom hareketinin gözlemlenmesi, fotosentetik proteinlerde moleküler titreşim, moleküler ayrışma ve enerji transferi gibi temel süreçlerin bilimsel olarak anlaşılmasını sağlamıştır.
biyolojik görüntüleme
Tepe güçlü ultra hızlı lazerler, doğrusal olmayan süreçleri destekler ve çoklu foton mikroskopisi gibi biyolojik görüntülemelerde çözünürlüğü artırır. Çoklu foton sistemlerinde, 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 incelenmesini zorlaştıran arka plan floresan sinyallerini önemli ölçüde azaltarak görüntüleme çözünürlüğünü artırır. Basitleştirilmiş sinyal arka planı gösterilmiştir. Çoklu foton mikroskobunun daha küçük uyarma bölgesi, fototoksisiteyi de önler ve numuneye verilen hasarı en aza indirir.
Şekil 1: Çok fotonlu bir mikroskop deneyinde bir ışın yolunun örnek diyagramı
Lazer malzeme işleme
Ultra hızlı lazer kaynakları, ultra kısa darbelerin malzemelerle etkileşiminin benzersiz yolu sayesinde lazer mikroişleme ve malzeme işlemede de devrim yaratmıştır. Daha önce de belirtildiği gibi, LDT'den bahsederken, ultra hızlı darbe süresi, malzemenin kafesine ısı yayılımının zaman ölçeğinden daha hızlıdır. Ultra hızlı lazerler, çok daha küçük bir ısıdan etkilenen bölge oluşturur.nanosaniye darbeli lazerlerBu, daha düşük kesi kayıpları ve daha hassas işlemeyle sonuçlanır. Bu prensip, ultrafart lazer kesiminin artan hassasiyetinin çevre dokulara verilen hasarı azaltmaya yardımcı olduğu ve lazer cerrahisi sırasında hasta deneyimini iyileştirdiği tıbbi uygulamalar için de geçerlidir.
Attosaniye darbeleri: Ultra hızlı lazerlerin geleceği
Ultra hızlı lazerleri geliştirmeye yönelik araştırmalar devam ederken, daha kısa darbe sürelerine sahip 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 üretimine odaklanmaktadır. 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, bu alandaki devam eden araştırmalar ve gelişmeler, femtosaniye ve pikosaniye lazerlerinde olduğu gibi, bu teknolojiyi laboratuvardan çıkarıp üretime taşıyacaktır.lazer kaynakları.
Gönderi zamanı: 25 Haz 2024