Unikátníultrarychlý laserčást první
Jedinečné vlastnosti ultrarychlostilasery
Ultrakrátké trvání pulsu ultrarychlých laserů dává těmto systémům jedinečné vlastnosti, které je odlišují od laserů s dlouhými pulsy nebo kontinuální vlny (CW). Pro generování tak krátkého pulzu je zapotřebí široké spektrum šířky pásma. Tvar pulzu a centrální vlnová délka určují minimální šířku pásma potřebnou pro generování pulzů určité délky. Typicky je tento vztah popsán pomocí součinu šířky časového pásma (TBP), který je odvozen z principu nejistoty. TBP Gaussova pulsu je dán následujícím vzorcem :TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ je doba trvání pulsu a Δv je šířka frekvenčního pásma. V podstatě rovnice ukazuje, že existuje inverzní vztah mezi šířkou pásma spektra a trváním pulzu, což znamená, že jak se trvání pulzu snižuje, šířka pásma potřebná pro generování tohoto pulzu se zvyšuje. Obrázek 1 znázorňuje minimální šířku pásma potřebnou pro podporu několika různých trvání pulzů.
Obrázek 1: Minimální spektrální šířka pásma požadovaná pro podporulaserové pulsy10 ps (zelená), 500 fs (modrá) a 50 fs (červená)
Technické výzvy ultrarychlých laserů
Široká spektrální šířka pásma, špičkový výkon a krátké trvání pulsu ultrarychlých laserů musí být ve vašem systému správně řízeny. Často je jedním z nejjednodušších řešení těchto problémů širokospektrální výkon laserů. Pokud jste v minulosti primárně používali delší pulzní nebo spojité lasery, vaše stávající zásoby optických komponent nemusí být schopny odrážet nebo přenášet celou šířku pásma ultrarychlých pulzů.
Práh poškození laserem
Ultrarychlá optika má také výrazně odlišné a obtížněji navigovatelné prahy poškození laserem (LDT) ve srovnání s konvenčnějšími laserovými zdroji. Když je zajištěna optikananosekundové pulzní lasery, hodnoty LDT jsou obvykle v řádu 5-10 J/cm2. Pro ultrarychlou optiku jsou hodnoty této velikosti prakticky neslýchané, protože hodnoty LDT jsou pravděpodobněji řádově <1 J/cm2, obvykle blíže 0,3 J/cm2. Významná změna amplitudy LDT při různých délkách trvání pulzu je výsledkem mechanismu poškození laseru založeného na trvání pulzu. Pro nanosekundové lasery nebo delšípulzní lasery, hlavním mechanismem, který způsobuje poškození, je tepelné zahřívání. Nátěrové a podkladové materiályoptická zařízeníabsorbují dopadající fotony a zahřívají je. To může vést k deformaci krystalové mřížky materiálu. Tepelná roztažnost, praskání, tavení a deformace mřížky jsou běžné mechanismy tepelného poškození těchto materiálůlaserové zdroje.
U ultrarychlých laserů je však samotné trvání pulsu rychlejší než časové měřítko přenosu tepla z laseru do mřížky materiálu, takže tepelný efekt není hlavní příčinou poškození způsobeného laserem. Místo toho špičkový výkon ultrarychlého laseru transformuje mechanismus poškození na nelineární procesy, jako je multi-fotonová absorpce a ionizace. To je důvod, proč není možné jednoduše zúžit hodnocení LDT nanosekundového pulzu na ultrarychlý pulz, protože fyzikální mechanismus poškození je odlišný. Proto za stejných podmínek použití (např. vlnová délka, trvání pulzu a opakovací frekvence) bude optické zařízení s dostatečně vysokou hodnotou LDT nejlepším optickým zařízením pro vaši konkrétní aplikaci. Optika testovaná za různých podmínek nepředstavuje skutečný výkon stejné optiky v systému.
Obrázek 1: Mechanismy poškození způsobeného laserem s různou dobou trvání pulzu
Čas odeslání: 24. června 2024