Преглед на импулсни лазери

Преглед наимпулсни лазери

Най -директният начин за генериранеЛазерИмпулсите е да добавите модулатор от външната страна на непрекъснатия лазер. Този метод може да произведе най -бързия пикосекунда импулс, макар и прост, но енергията на отпадъчната светлина и пиковата мощност не могат да надвишават непрекъснатата светлина. Следователно, по-ефективен начин за генериране на лазерни импулси е да се модулира в лазерната кухина, съхраняването на енергия по време на пулса и освобождаването му навреме. Четирите общи техники, използвани за генериране на импулси чрез модулация на лазерна кухина, са превключване на усилване, Q-превключване (превключване на загуби), изпразване на кухината и заключване на режим.

Превключвателят на усилването генерира къси импулси чрез модулиране на захранването на помпата. Например, полупроводниковите лазери с превключване могат да генерират импулси от няколко наносекунди до сто пикосекунди чрез текуща модулация. Въпреки че енергията на импулса е ниска, този метод е много гъвкав, като например осигуряване на регулируема честота на повторение и ширина на импулса. През 2018 г. изследователи от Университета в Токио съобщиха за полупроводниково лазер, който се превключва с гемтосекунда, представляващ пробив в 40-годишно техническо затруднение.

Силните наносекундни импулси обикновено се генерират от Q-превключени лазери, които се излъчват в няколко кръгли пътувания в кухината, а импулсната енергия е в диапазона от няколко милиджула до няколко джаула, в зависимост от размера на системата. Средната енергия (обикновено под 1 μJ) Picosecond и Femtosecond импулси се генерират главно от лазери, заключени с режим. В лазерния резонатор има една или повече ултракортни импулси, които циклират непрекъснато. Всеки вътрекавитен импулс предава импулс през изходното огледало за свързване, а за честта обикновено е между 10 MHz и 100 GHz. Фигурата по -долу показва напълно нормална дисперсия (andi) дисипативна солитон фемтосекундаЛазерно устройство с влакна, повечето от които могат да бъдат изградени с помощта на стандартни компоненти на Thorlabs (таблица с влакна, обектив, монтаж и изместване).

Техниката за изпразване на кухината може да се използва заQ-превключени лазериЗа да се получат по-къси импулси и лазери, заключени с режим, за да се увеличи импулсната енергия с по-ниска честота.

Времева област и честотни импулси
Линейната форма на импулса с времето обикновено е сравнително проста и може да се изразява от функции на Гаус и Сеш². Времето за импулс (известно също като ширина на импулса) се изразява най-често от стойността на ширината на половината височина (FWHM), тоест ширината, през която оптичната мощност е поне половината от пиковата мощност; Q-превключеният лазер генерира наносекундни къси импулси през
Лазерите, включени в режима, произвеждат ултра-къси импулси (USP) в реда на десетки пикосекунди до фемтосекунди. Високоскоростната електроника може да измерва само десетки пикосекунди, а по-късите импулси могат да бъдат измерени само с чисто оптични технологии като автокорелатори, жаба и паяк. Докато наносекундните или по-дългите импулси почти не променят ширината на импулса си, докато пътуват, дори на дълги разстояния, ултра-къси импулси могат да бъдат повлияни от различни фактори:

Дисперсията може да доведе до голямо разширяване на импулса, но може да се преразгледа с противоположната дисперсия. Следващата диаграма показва как компресорът на Thorlabs Femtosecond импулс компресира компресора за дисперсия на микроскоп.

Нелинейността обикновено не влияе пряко на ширината на импулса, но разширява честотната лента, което прави пулса по -податлив на дисперсия по време на разпространение. Всеки тип влакна, включително други усилватели с ограничена честотна лента, може да повлияе на формата на честотната лента или ултра-късото импулс и намаляването на честотната лента може да доведе до разширяване във времето; Има и случаи, при които ширината на импулса на силно издутият пулс става по -къса, когато спектърът стане по -тесен.