Eşsizultra hızlı lazerikinci bölüm
Dağılım ve darbe yayılımı: Grup gecikme dağılımı
Ultra hızlı lazerler kullanılırken karşılaşılan en zor teknik zorluklardan biri, lazer tarafından başlangıçta yayılan ultra kısa darbelerin süresini korumaktır.lazerUltra hızlı darbeler, zaman bozulmasına karşı çok hassastır ve bu da darbelerin süresini uzatır. Bu etki, ilk darbenin süresi kısaldıkça daha da kötüleşir. Ultra hızlı lazerler 50 saniye süreli darbeler yayabilse de, aynalar ve mercekler kullanılarak darbe hedef konuma iletilebilir veya hatta darbe havadan geçirilerek zaman içinde güçlendirilebilir.
Bu zaman bozulması, ikinci dereceden dağılım olarak da bilinen grup gecikmeli dağılım (GDD) adı verilen bir ölçü kullanılarak nicelendirilir. Aslında, ultrafart lazer darbelerinin zaman dağılımını etkileyebilecek daha yüksek dereceden dağılım terimleri de vardır, ancak pratikte genellikle sadece GDD'nin etkisini incelemek yeterlidir. GDD, belirli bir malzemenin kalınlığıyla doğrusal olarak orantılı olan frekansa bağlı bir değerdir. Mercek, pencere ve objektif bileşenleri gibi iletim optikleri tipik olarak pozitif GDD değerlerine sahiptir; bu da sıkıştırılmış darbelerin, iletim optiklerine, yayılan darbelere göre daha uzun bir darbe süresi verebileceğini gösterir.lazer sistemleriDüşük frekanslı (yani daha uzun dalga boylu) bileşenler, yüksek frekanslı (yani daha kısa dalga boylu) bileşenlerden daha hızlı yayılır. Darbe daha fazla maddeden geçerken, darbedeki dalga boyu zaman içinde 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 başlıca uygulama alanlarından biri olmuştur. Darbe süresini femtosaniyelere hatta attosaniyelere düşürerek, fizikte, kimyada ve biyolojide tarihsel olarak gözlemlenmesi imkansız olan dinamik süreçler artık gerçekleştirilebilir hale gelmiştir. Anahtar süreçlerden biri atom hareketidir ve atom hareketinin gözlemlenmesi, moleküler titreşim, moleküler ayrışma ve fotosentetik proteinlerdeki enerji transferi gibi temel süreçlerin bilimsel olarak anlaşılmasını geliştirmiştir.
biyolojik görüntüleme
Yüksek tepe gücüne sahip ultra hızlı lazerler, doğrusal olmayan süreçleri destekler ve çok fotonlu mikroskopi gibi biyolojik görüntüleme için çözünürlüğü artırır. Çok fotonlu bir sistemde, biyolojik bir ortamdan veya floresan hedeften doğrusal olmayan bir sinyal üretmek için iki fotonun uzayda ve zamanda üst üste gelmesi gerekir. Bu doğrusal olmayan mekanizma, tek fotonlu süreçlerin incelenmesinde sorun yaratan arka plan floresan sinyallerini önemli ölçüde azaltarak görüntüleme çözünürlüğünü artırır. Basitleştirilmiş sinyal arka planı gösterilmiştir. Çok fotonlu mikroskobun daha küçük uyarım 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 etkileşim biçiminin benzersizliği nedeniyle lazer mikro işleme ve malzeme işleme alanında da devrim yaratmıştır. Daha önce de belirtildiği gibi, LDT'yi tartışırken, ultra hızlı darbe süresi, ısının malzemenin kafesine yayılma zaman ölçeğinden daha hızlıdır. Ultra hızlı lazerler, çok daha küçük bir ısıdan etkilenen bölge üretir.nanosaniyelik darbeli lazerlerBu durum, daha düşük kesi kayıplarına ve daha hassas işlemeye yol açar. Bu prensip, ultra ince lazer kesiminin artan hassasiyetinin çevredeki dokuya verilen hasarı azaltmaya ve lazer cerrahisi sırasında hasta deneyimini iyileştirmeye yardımcı olduğu tıbbi uygulamalar için de geçerlidir.
Attosaniye darbeleri: ultra hızlı lazerlerin geleceği
Ultra hızlı lazerler üzerine araştırmalar devam ederken, daha kısa darbe sürelerine sahip yeni ve geliştirilmiş ışık kaynakları geliştiriliyor. Daha hızlı fiziksel süreçlere dair bilgi edinmek için birçok araştırmacı, aşırı ultraviyole (XUV) dalga boyu aralığında yaklaşık 10-18 saniye süren attosaniye darbelerinin üretimine odaklanıyor. Attosaniye darbeleri, elektron hareketinin izlenmesine olanak tanır ve elektronik yapı ve kuantum mekaniği hakkındaki anlayışımızı geliştirir. XUV attosaniye lazerlerin endüstriyel süreçlere entegrasyonunda henüz önemli bir ilerleme kaydedilmemiş olsa da, alandaki devam eden araştırmalar ve gelişmeler, femtosaniye ve pikosaniye lazerlerde olduğu gibi, bu teknolojiyi laboratuvardan üretime neredeyse kesin olarak taşıyacaktır.lazer kaynakları.
Yayın tarihi: 25 Haz-2024