УникаленУлтрабърх лазерпърва част
Уникални свойства на ултрабърхаЛазери
Продължителността на ултра-кратния пулс на ултрабързи лазери дава на тези системи уникални свойства, които ги отличават от лазерите с дълъг импулс или непрекъсната вълна (CW). За да се генерира такъв кратък импулс, е необходима широка честотна лента на спектъра. Формата на импулса и централната дължина на вълната определят минималната честотна лента, необходима за генериране на импулси с определена продължителност. Обикновено тази връзка е описана по отношение на продукта на лентата на времето (TBP), който се извлича от принципа на несигурността. TBP на гаусския импулс е даден от следната формула: tbpgaussian = ΔτΔν≈0.441
Δτ е продължителността на импулса, а ΔV е честотната честотна лента. По същество уравнението показва, че има обратна връзка между честотната лента на спектъра и продължителността на импулса, което означава, че с намаляването на импулса продължителността на импулса, необходимата честотна лента, необходима за генериране на този импулс се увеличава. Фигура 1 илюстрира минималната честотна лента, необходима за поддържане на няколко различни продължителност на импулса.
Фигура 1: Минимална спектрална честотна лента, необходима за поддръжкаЛазерни импулсиот 10 ps (зелено), 500 fs (син) и 50 fs (червено)
Техническите предизвикателства на ултрабърните лазери
Широката спектрална честотна лента, пиковата мощност и кратката продължителност на импулса на ултрабързите лазери трябва да се управляват правилно във вашата система. Често едно от най -простите решения на тези предизвикателства е широкият спектър на лазерите. Ако в миналото сте използвали предимно по-дълги пулси или лазери с непрекъсната вълна, съществуващият ви запас от оптични компоненти може да не е в състояние да отразява или предава пълната честотна лента на ултрабързи импулси.
Праг на лазерна повреда
Ултрабърмата оптика също има значително различни и по -трудни за навигиране на прагове на лазерни щети (LDT) в сравнение с по -конвенционални лазерни източници. Когато се предоставят оптикаНаносекундни пулсирани лазери, LDT стойностите обикновено са от порядъка на 5-10 J/cm2. За ултрабърза оптика стойностите с тази величина са практически нечувани, тъй като стойностите на LDT са по -склонни да бъдат от порядъка на <1 J/cm2, обикновено по -близо до 0,3 J/cm2. Значителното изменение на амплитудата на LDT при различна продължителност на импулса е резултат от механизъм за лазерно увреждане, базиран на продължителността на импулса. За наносекундни лазери или по -дългоимпулсни лазери, Основният механизъм, който причинява увреждане, е термичното отопление. Материалите на покритието и субстрата наоптични устройстваПопишете инцидентните фотони и ги загрейте. Това може да доведе до изкривяване на кристалната решетка на материала. Термично разширяване, напукване, топене и решетка са общите механизми за термично увреждане на тяхЛазерни източници.
Въпреки това, за ултрабързи лазери, самата продължителност на импулса е по-бърза от времевата скала на пренос на топлина от лазера към материалното решетка, така че топлинният ефект не е основната причина за индуцирано от лазер увреждане. Вместо това пиковата мощност на ултрабързовия лазер трансформира механизма на повреда в нелинейни процеси като мулти-фотонова абсорбция и йонизация. Ето защо не е възможно просто да стесните LDT оценката на наносекунда импулс до този на ултрабърз импулс, тъй като физическият механизъм на увреждане е различен. Следователно, при същите условия на употреба (напр. Дължина на вълната, продължителност на импулса и честота на повторение), оптичното устройство с достатъчно висока оценка на LDT ще бъде най -доброто оптично устройство за вашето конкретно приложение. Оптиката, тествана при различни условия, не е представителна за действителната ефективност на една и съща оптика в системата.
Фигура 1: Механизми на увреждане, индуцирано от лазер с различни продължителност на пулса
Време за публикация: 24 юни-2024