UnikátníUltrarychlé laserČást jedna
Unikátní vlastnosti ultrarychlélasery
Ultra krátké trvání pulsů ultrarychlých laserů dává těmto systémům jedinečné vlastnosti, které je odlišují od laserů s dlouhými pulzními nebo kontinuálními vlnami (CW). Aby se vytvořil takový krátký puls, je nutná široká šířka pásma spektra. Tvar pulsu a centrální vlnová délka určují minimální šířku pásma potřebnou k vytvoření impulzů konkrétního trvání. Obvykle je tento vztah popsán z hlediska produktu časové šířky šířky (TBP), který je odvozen z principu nejistoty. TBP Gaussovského pulsu je dán následujícím vzorcem: TBPGAUSSIAN = Δτδν≈0,441
Δτ je trvání pulsu a ΔV je frekvenční šířka pásma. Rovnice v podstatě ukazuje, že existuje inverzní vztah mezi šířkou pásma spektra a trváním pulsu, což znamená, že s klesáním trvání pulsu, šířka pásma potřebná k vytvoření tohoto pulzu se zvyšuje. Obrázek 1 ilustruje minimální šířku pásma potřebnou k podpoře několika různých trvání pulsů.
Obrázek 1: Minimální spektrální šířka pásma potřebná k podpořeLaserové impulsy10 ps (zelená), 500 fs (modrá) a 50 fs (červená)
Technické výzvy ultrarychlých laserů
Široká spektrální šířka pásma, špičkový výkon a krátká doba trvání ultrarychlých laserů musí být ve vašem systému správně spravována. Jedním z nejjednodušších řešení těchto výzev je často široký výstup spektra laserů. Pokud jste v minulosti primárně použili delší pulzní nebo kontinuální vlnové lasery, vaše stávající zásoba optických komponent nemusí být schopna odrážet nebo přenášet plnou šířku pásma ultrarychlých impulsů.
Práh laserového poškození
Ultrarychlá optika má také výrazně odlišné a obtížnější navigovat prahové hodnoty poškození laseru (LDT) ve srovnání s konvenčnějšími laserovými zdroji. Pokud je poskytnuta optikaNanosekundové pulzní lasery, Hodnoty LDT jsou obvykle řádově 5-10 J/CM2. U ultrarychlé optiky jsou hodnoty této velikosti prakticky neslýchané, protože hodnoty LDT jsou s větší pravděpodobností řádově řádově <1 j/cm2, obvykle blíže k 0,3 J/cm2. Významná změna amplitudy LDT při různých trváních pulsu je výsledkem mechanismu poškození laseru založeného na trvání pulsu. Pro nanosekundové lasery nebo delšípulzní lasery, hlavním mechanismem, který způsobuje poškození, je tepelné zahřívání. Materiály povlaku a substrátuoptická zařízeníAbsorbujte dopadající fotony a zahřívají je. To může vést k zkreslení krystalové mřížky materiálu. Běžnými mechanismy tepelného poškození jsou tepelné roztahování, praskání, tání a mřížkyLaserové zdroje.
Pro ultrarychlé lasery je však samotná doba trvání pulsu rychlejší než časová stupnice přenosu tepla z laseru na materiálovou mříž, takže tepelný účinek není hlavní příčinou poškození vyvolaného laserem. Místo toho pík síla ultrarychlého laseru transformuje mechanismus poškození na nelineární procesy, jako je absorpce multi-fotononu a ionizace. To je důvod, proč není možné jednoduše zúžit hodnocení LDT nanosekundového pulsu na hodnocení ultrarychlého pulsu, protože fyzický mechanismus poškození je jiný. Proto za stejných podmínek použití (např. Vlnová délka, doba trvání pulsu a rychlosti opakování) bude optické zařízení s dostatečně vysokým hodnocením LDT nejlepším optickým zařízením pro vaši specifickou aplikaci. Optics testovaná za různých podmínek není reprezentativní pro skutečný výkon stejné optiky v systému.
Obrázek 1: Mechanismy poškození vyvolané laserem s různým trváním pulsů
Čas příspěvku:-24-2024