Przeglądlasery impulsowe
Najbardziej bezpośredni sposób na generowanielaserimpulsy polegają na dodaniu modulatora na zewnątrz lasera ciągłego. Ta metoda może wytworzyć najszybszy impuls pikosekundowy, chociaż prosty, ale marnuje energię światła, a moc szczytowa nie może przekroczyć ciągłej mocy światła. Dlatego bardziej wydajnym sposobem generowania impulsów laserowych jest modulacja w komorze laserowej, przechowywanie energii w czasie wyłączenia ciągu impulsów i uwalnianie jej w czasie włączenia. Cztery powszechne techniki wykorzystywane do generowania impulsów poprzez modulację wnęki laserowej to przełączanie wzmocnienia, przełączanie Q (przełączanie strat), opróżnianie wnęki 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, np. zapewnia regulowaną częstotliwość powtarzania i szerokość impulsu. W 2018 r. naukowcy z University of Tokyo zgłosili femtosekundowy laser półprzewodnikowy z przełączanym wzmocnieniem, co stanowi przełom w 40-letnim wąskim gardle technicznym.
Silne impulsy nanosekundowe są zazwyczaj generowane przez lasery Q-switched, które są emitowane w kilku turach w jamie, a energia impulsu mieści się w zakresie od kilku milidżuli do kilku dżuli, w zależności od rozmiaru systemu. Impulsy pikosekundowe i femtosekundowe o średniej energii (zwykle poniżej 1 μJ) są głównie generowane przez lasery z synchronizacją modów. W rezonatorze laserowym występuje jeden lub więcej ultrakrótkich impulsów, które cyklicznie powtarzają się. Każdy impuls wewnątrzjamowy przesyła impuls przez wyjściowe lustro sprzęgające, a częstotliwość wynosi zazwyczaj od 10 MHz do 100 GHz. Poniższy rysunek przedstawia całkowicie normalną dyspersję (ANDi) rozpraszającego solitonu femtosekundowegourządzenie laserowe światłowodowe, z których większość można zbudować przy użyciu standardowych komponentów Thorlabs (światłowód, soczewka, mocowanie i stół przemieszczeniowy).
Technikę opróżniania jamy ustnej można stosować w przypadku:Lasery Q-switchaby uzyskać krótsze impulsy i lasery z synchronizacją modów w celu zwiększenia energii impulsu przy niższej częstotliwości.
Impulsy w domenie czasu i częstotliwości
Liniowy kształt impulsu w czasie jest na ogół stosunkowo prosty i można go wyrazić za pomocą funkcji Gaussa i sech². Czas impulsu (znany również jako szerokość impulsu) jest najczęściej wyrażany za pomocą wartości szerokości połowy wysokości (FWHM), czyli szerokości, na której moc optyczna stanowi co najmniej połowę mocy szczytowej; laser Q-switched generuje krótkie impulsy nanosekundowe przez
Lasery z synchronizacją modów wytwarzają ultrakrótkie impulsy (USP) rzędu dziesiątek pikosekund do femtosekund. Szybka elektronika może mierzyć tylko do dziesiątek pikosekund, a krótsze impulsy można mierzyć tylko za pomocą czysto optycznych technologii, takich jak autokorelatory, FROG i SPIDER. Podczas gdy impulsy nanosekundowe lub dłuższe prawie nie zmieniają swojej szerokości impulsu podczas podróży, nawet na duże odległości, na ultrakrótkie impulsy mogą wpływać różne czynniki:
Dyspersja może skutkować dużym poszerzeniem impulsu, ale może być ponownie skompresowana 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 włókna, w tym inne media wzmocnienia o ograniczonej szerokości pasma, może wpływać na kształt pasma lub ultrakrótkiego impulsu, a zmniejszenie szerokości pasma może prowadzić do poszerzenia w czasie; Istnieją również przypadki, w których szerokość impulsu silnie ćwierkającego impulsu staje się krótsza, gdy widmo staje się węższe.
Czas publikacji: 05-02-2024