Přehledpulzní lasery
Nejpřímější způsob generovánílaserHlavním způsobem generování laserových pulzů je přidání modulátoru na vnější stranu kontinuálního laseru. Tato metoda dokáže vytvořit nejrychlejší pikosekundové pulzy, i když je jednoduchá, ale plýtvání světelnou energií a špičkový výkon nemohou překročit kontinuální světelný výkon. Efektivnějším způsobem generování laserových pulzů je proto modulace v laserové dutině, ukládání energie v době nečinnosti pulzní sekvence a její uvolnění v době zapnutí. Čtyři běžné techniky používané ke generování pulzů pomocí modulace laserové dutiny jsou přepínání zisku, Q-přepínání (přepínání ztrát), vyprazdňování dutiny a blokování módů.
Přepínač zesílení generuje krátké pulzy modulací výkonu čerpacího zdroje. Například polovodičové lasery s přepínáním zesílení mohou generovat pulzy od několika nanosekund do stovek pikosekund pomocí modulace proudu. Přestože je energie pulzu nízká, je tato metoda velmi flexibilní, například umožňuje nastavitelnou opakovací frekvenci a šířku pulzu. V roce 2018 vědci z Tokijské univerzity oznámili femtosekundový polovodičový laser s přepínáním zesílení, což představuje průlom v řešení 40letého technického úzkého hrdla.
Silné nanosekundové pulsy jsou obecně generovány lasery s Q-spínaným zářením, které jsou emitovány v několika okružních cestách v dutině, a energie pulsu se pohybuje v rozmezí od několika milijoulů do několika joulů, v závislosti na velikosti systému. Pikosekundové a femtosekundové pulsy se střední energií (obvykle pod 1 μJ) jsou generovány hlavně lasery s synchronizací módů. V laserovém rezonátoru je jeden nebo více ultrakrátkých pulsů, které se nepřetržitě cyklicky opakují. Každý puls uvnitř dutiny vysílá puls přes výstupní vazební zrcadlo a refrekvence je obecně mezi 10 MHz a 100 GHz. Obrázek níže ukazuje femtosekundový disipativní soliton s plně normální disperzí (ANDi).vláknové laserové zařízení, z nichž většinu lze sestavit s použitím standardních komponentů Thorlabs (vlákno, čočka, montáž a posuvný stůl).
Technika vyprazdňování dutin může být použita proQ-spínané laserypro získání kratších pulzů a laserů s synchronizací módů pro zvýšení energie pulzů s nižší refrekvencí.
Pulzy v časové a frekvenční doméně
Lineární tvar pulzu s časem je obecně relativně jednoduchý a lze jej vyjádřit Gaussovými a Sech² funkcemi. Doba pulzu (známá také jako šířka pulzu) se nejčastěji vyjadřuje hodnotou poloviční výšky šířky (FWHM), tj. šířkou, v níž je optický výkon alespoň poloviční oproti špičkovému výkonu; Q-spínaný laser generuje nanosekundové krátké pulzy prostřednictvím
Lasery s synchronizací módů produkují ultrakrátké pulzy (USP) v řádu desítek pikosekund až femtosekund. Vysokorychlostní elektronika dokáže měřit pouze desítky pikosekund a kratší pulzy lze měřit pouze čistě optickými technologiemi, jako jsou autokorelátory, FROG a SPIDER. Zatímco nanosekundové nebo delší pulzy při šíření sotva mění svou šířku, a to i na velké vzdálenosti, ultrakrátké pulzy mohou být ovlivněny řadou faktorů:
Disperze může vést k velkému rozšíření pulzu, ale lze ji znovu komprimovat s opačnou disperzí. Následující diagram ukazuje, jak femtosekundový pulzní kompresor Thorlabs kompenzuje disperzi mikroskopu.
Nelinearita obecně přímo neovlivňuje šířku pulzu, ale rozšiřuje šířku pásma, čímž se pulz stává náchylnějším k disperzi během šíření. Jakýkoli typ vlákna, včetně jiných zesilovacích médií s omezenou šířkou pásma, může ovlivnit tvar šířky pásma nebo ultrakrátkého pulzu a snížení šířky pásma může vést k jeho prodloužení v čase. Existují také případy, kdy se šířka pulzu silně cvrlikaného pulzu zkracuje, když se spektrum zužuje.
Čas zveřejnění: 5. února 2024