UnikalnyUltraszyny laserCzęść pierwsza
Unikalne właściwości ultraszybkiLasery
Ultra krótkowzroczny czas trwania ultraszybki laserów daje te systemy unikalne właściwości, które odróżniają je od laserów długoterminowych lub ciągłej fali (CW). Aby wygenerować taki krótki impuls, wymagana jest szerokość pasma widma. Kształt impulsu i centralna długość fali określają minimalną przepustowość wymaganą do generowania impulsów o określonym czasie. Zazwyczaj związek ten jest opisywany w kategoriach produktu z przepustowością czasową (TBP), który pochodzi z zasady niepewności. TBP impulsu Gaussa podaje następujący wzór: tbpgaussian = δτδνniej 0,441
Δτ jest czasem trwania impulsu, a ΔV to szerokość pasma częstotliwości. Zasadniczo równanie pokazuje, że istnieje odwrotna zależność między szerokością pasma widma a czasem trwania impulsu, co oznacza, że wraz ze spadkiem czasu trwania impulsu, przepustowość wymagana do wygenerowania tego impulsu wzrasta. Rysunek 1 ilustruje minimalną przepustowość wymaganą do obsługi kilku różnych czasów trwania impulsu.
Rysunek 1: Minimalna przepustowość spektralna wymagana do wsparciaLaserowe impulsyz 10 ps (zielony), 500 fs (niebieski) i 50 fs (czerwony)
Wyzwania techniczne ultraszybkich laserów
Szeroki przepustowość widmowa, moc szczytowa i krótki czas impulsowy ultraszybki laserów musi być odpowiednio zarządzany w twoim systemie. Często jednym z najprostszych rozwiązań tych wyzwań jest szerokie spektrum wyjściowe laserów. Jeśli w przeszłości używałeś przede wszystkim dłuższych laserów pulsowych lub ciągłej fali, istniejący zapas komponentów optycznych może nie być w stanie odbijać lub przesyłać pełnej przepustowości ultraszybki impulsów.
Próg uszkodzenia lasera
Ultraszybka optyka ma również znacznie różne i trudniejsze w nawigacji progi uszkodzeń laserowych (LDT) w porównaniu z bardziej konwencjonalnymi źródłami laserowymi. Kiedy zapewniono optykęNanosekundowe lasery pulsacyjne, Wartości LDT są zwykle w kolejności 5-10 J/cm2. W przypadku ultraszybki optyki wartości tej wielkości są praktycznie niespotykane, ponieważ wartości LDT częściej są rzędu <1 J/cm2, zwykle bliżej 0,3 J/cm2. Znacząca zmienność amplitudy LDT przy różnych czasach trwania impulsu jest wynikiem mechanizmu uszkodzenia lasera opartego na czasach trwania impulsu. Dla laserów nanosekundowych lub dłuższychPulsowane lasery, głównym mechanizmem powodującym uszkodzenie jest ogrzewanie termiczne. Materiały powłoki i podłożaurządzenia optyczneAbsorbuj padające fotony i podgrzej je. Może to prowadzić do zniekształcenia kryształowej sieci materiału. Rozszerzanie cieplne, pękanie, topnienie i odkształcenie sieciowe są powszechnymi mechanizmami uszkodzeń termicznychŹródła laserowe.
Jednak w przypadku ultraszybkich laserów sam czas trwania impulsu jest szybszy niż skala czasowa transferu ciepła z lasera do sieci materiałowej, więc efekt termiczny nie jest główną przyczyną uszkodzeń wywołanych laserem. Zamiast tego szczytowa moc ultraszybkiego lasera przekształca mechanizm uszkodzenia w procesy nieliniowe, takie jak absorpcja wielofotonowa i jonizacja. Właśnie dlatego nie można po prostu zawęzić oceny LDT pulsu nanosekundowego do ultraszybkiego impulsu, ponieważ fizyczny mechanizm uszkodzenia jest inny. Dlatego w tych samych warunkach użytkowania (np. Długość fali, czas trwania impulsu i szybkość powtarzania) urządzenie optyczne z wystarczająco wysoką oceną LDT będzie najlepszym urządzeniem optycznym dla konkretnej aplikacji. Optyka testowana w różnych warunkach nie jest reprezentatywna dla faktycznej wydajności tej samej optyki w systemie.
Rycina 1: Mechanizmy uszkodzenia laserowego indukowanego
Czas postu: 14-2024