Przeglądlasery impulsowe
Najbardziej bezpośredni sposób generowanialaserimpulsów polega na dodaniu modulatora na zewnątrz lasera ciągłego.Ta metoda umożliwia wygenerowanie najszybszego impulsu pikosekundowego, chociaż jest prosta, ale marnowana energia świetlna i moc szczytowa nie mogą przekroczyć ciągłej mocy światła.Dlatego bardziej efektywnym sposobem generowania impulsów laserowych jest modulowanie we wnęce lasera, magazynowanie energii w momencie wyłączenia ciągu impulsów i uwalnianie jej w odpowiednim momencie.Cztery popularne techniki stosowane do generowania impulsów poprzez modulację wnęki laserowej to przełączanie wzmocnienia, przełączanie Q (przełączanie strat), opróżnianie wnęki i blokowanie trybu.
Przełącznik wzmocnienia generuje krótkie impulsy poprzez modulację mocy pompy.Na przykład lasery półprzewodnikowe z przełączaniem wzmocnienia mogą generować impulsy od kilku nanosekund do stu pikosekund poprzez modulację prądu.Chociaż energia impulsu jest niska, metoda ta jest bardzo elastyczna, ponieważ zapewnia regulowaną częstotliwość powtarzania i szerokość impulsu.W 2018 roku naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego ogłosili powstanie femtosekundowego lasera półprzewodnikowego z przełączaniem wzmocnienia, co stanowi przełom w rozwiązaniu wąskiego gardła technicznego trwającego od 40 lat.
Silne impulsy nanosekundowe są zwykle generowane przez lasery z przełączaniem Q, które są emitowane podczas kilku cykli w obie strony we wnęce, a energia impulsu mieści się w zakresie od kilku milidżule do kilku dżuli, w zależności od wielkości układu.Impulsy pikosekundowe i femtosekundowe o średniej energii (zwykle poniżej 1 μJ) są generowane głównie przez lasery z synchronizacją modów.W rezonatorze laserowym znajduje się jeden lub więcej ultrakrótkich impulsów, które zmieniają się w sposób ciągły.Każdy impuls wewnątrz wnęki transmituje impuls przez wyjściowe zwierciadło sprzęgające, a częstotliwość wynosi zazwyczaj od 10 MHz do 100 GHz.Poniższy rysunek przedstawia femtosekundę solitonową rozpraszającą w pełni normalną dyspersję (ANDi).urządzenie z laserem światłowodowym, z których większość można zbudować przy użyciu standardowych komponentów Thorlabs (światłowód, soczewka, mocowanie i stół przemieszczenia).
Można zastosować technikę opróżniania jamyLasery Q-switchw celu uzyskania krótszych impulsów i laserów z synchronizacją modów w celu zwiększenia energii impulsu przy niższej częstotliwości.
Impulsy w dziedzinie 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 jako wartość szerokości połowy wysokości (FWHM), to znaczy szerokości, na której moc optyczna stanowi co najmniej połowę mocy szczytowej;Laser z przełączaniem Q generuje krótkie, nanosekundowe impulsy
Lasery z synchronizacją modów wytwarzają ultrakrótkie impulsy (USP) rzędu kilkudziesięciu pikosekund do femtosekund.Szybka elektronika może mierzyć jedynie do kilkudziesięciu pikosekund, a krótsze impulsy można mierzyć wyłącznie za pomocą technologii czysto optycznych, takich jak autokorelatory, FROG i SPIDER.Podczas gdy impulsy nanosekundowe lub dłuższe prawie nie zmieniają szerokości impulsu podczas podróży, nawet na długich dystansach, na ultrakrótkie impulsy może wpływać wiele czynników:
Dyspersja może skutkować dużym poszerzeniem impulsu, ale może zostać ponownie skompresowana przy przeciwnej dyspersji.Poniższy diagram pokazuje, jak femtosekundowy kompresor impulsów Thorlabs kompensuje dyspersję mikroskopu.
Nieliniowość na ogół nie wpływa bezpośrednio na szerokość impulsu, ale poszerza szerokość pasma, czyniąc impuls bardziej podatnym na dyspersję podczas propagacji.Każdy rodzaj światłowodu, w tym inne media wzmacniające o ograniczonej przepustowości, może wpływać na kształt szerokości pasma lub ultrakrótkiego impulsu, a zmniejszenie szerokości pasma może prowadzić do poszerzenia w czasie;Istnieją również przypadki, w których szerokość impulsu silnie ćwierkającego staje się krótsza, gdy widmo staje się węższe.
Czas publikacji: 05 lutego 2024 r