Przeglądlasery impulsowe
Najbardziej bezpośredni sposób generowanialaserImpulsy laserowe generujące impulsy polegają na dodaniu modulatora do zewnętrznej części lasera ciągłego. Ta metoda, choć prosta, pozwala na generowanie najszybszych impulsów pikosekundowych, ale marnuje energię świetlną, a moc szczytowa nie może przekraczać mocy światła ciągłego. Dlatego bardziej efektywnym sposobem generowania impulsów laserowych jest modulacja w rezonatorze laserowym, gromadząc energię w momencie wyłączenia ciągu impulsów i uwalniając ją w momencie włączenia. Cztery popularne techniki generowania impulsów za pomocą modulacji rezonatora laserowego to przełączanie wzmocnienia, przełączanie strat Q (przełączanie strat), opróżnianie rezonatora i blokowanie modów.
Przełącznik wzmocnienia generuje krótkie impulsy poprzez modulację mocy pompy. Na przykład, lasery półprzewodnikowe z przełączanym wzmocnieniem mogą generować impulsy od kilku nanosekund do stu pikosekund poprzez modulację prądu. Chociaż energia impulsu jest niska, ta metoda jest bardzo elastyczna, na przykład zapewnia regulację częstotliwości powtarzania i szerokości impulsu. W 2018 roku naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego opisali femtosekundowy laser półprzewodnikowy z przełączanym wzmocnieniem, co stanowi przełom w 40-letnim wąskim gardle technicznym.
Silne impulsy nanosekundowe są zazwyczaj generowane przez lasery z przełączaniem dobroci, emitowane w kilku cyklach w rezonatorze, a energia impulsu mieści się w zakresie od kilku milidżuli do kilku dżuli, w zależności od rozmiaru układu. Impulsy pikosekundowe i femtosekundowe o średniej energii (zwykle poniżej 1 μJ) są generowane głównie przez lasery z synchronizacją modów. W rezonatorze laserowym występuje jeden lub więcej ultrakrótkich impulsów, które cyklicznie powtarzają się. Każdy impuls wewnątrzrezonatorowy przesyła impuls przez wyjściowe zwierciadło sprzęgające, a częstotliwość refrakcji wynosi zazwyczaj od 10 MHz do 100 GHz. Poniższy rysunek przedstawia soliton femtosekundowy o w pełni normalnej dyspersji (ANDi).urządzenie laserowe światłowodowe, z których większość można zbudować przy użyciu standardowych komponentów Thorlabs (światłowód, soczewka, mocowanie i stół przemieszczeniowy).
Technika opróżniania jamy ustnej może być stosowana w przypadku:Lasery Q-switchedaby uzyskać krótsze impulsy i lasery z synchronizacją modów w celu zwiększenia energii impulsu przy niższej częstotliwości.
Impulsy w domenie czasu i częstotliwości
Liniowy przebieg impulsu w czasie jest generalnie stosunkowo prosty i można go wyrazić za pomocą funkcji Gaussa i sech². Czas impulsu (znany również jako szerokość impulsu) jest najczęściej wyrażany wartością szerokości połówkowej (FWHM), czyli szerokości, na której moc optyczna wynosi co najmniej połowę mocy szczytowej; laser z przełączaniem dobroci generuje krótkie impulsy nanosekundowe.
Lasery z synchronizacją modów generują ultrakrótkie impulsy (USP) rzędu dziesiątek pikosekund do femtosekund. Szybka elektronika może mierzyć jedynie do dziesiątek pikosekund, a krótsze impulsy można mierzyć wyłącznie za pomocą technologii czysto optycznych, takich jak autokorelatory, FROG i SPIDER. Podczas gdy impulsy nanosekundowe lub dłuższe praktycznie nie zmieniają swojej szerokości podczas transmisji, nawet na duże odległości, na impulsy ultrakrótkie mogą wpływać różne czynniki:
Dyspersja może skutkować znacznym poszerzeniem impulsu, ale można ją ponownie skompresować z przeciwną dyspersją. Poniższy diagram pokazuje, jak kompresor impulsów femtosekundowych Thorlabs kompensuje dyspersję mikroskopu.
Nieliniowość zazwyczaj nie wpływa bezpośrednio na szerokość impulsu, ale poszerza pasmo, czyniąc impuls bardziej podatnym na dyspersję podczas propagacji. Każdy typ światłowodu, w tym inne ośrodki wzmocnienia o ograniczonej szerokości pasma, może wpływać na kształt pasma lub ultrakrótkiego impulsu, a zmniejszenie szerokości pasma może prowadzić do poszerzenia w czasie. Zdarzają się również przypadki, w których szerokość impulsu silnie chirującego staje się krótsza wraz ze zwężaniem się widma.
Czas publikacji: 05-02-2024