Impulsu lāzeru pārskats

Pārskats parimpulsu lāzeri

Tiešākais ģenerēšanas veidslāzersimpulsiem ir pievienot modulatoru nepārtrauktā lāzera ārpusei. Šī metode var radīt ātrāko pikosekundes impulsu, lai arī vienkārši, bet izšķērdēta gaismas enerģija un maksimālā jauda nevar pārsniegt nepārtrauktas gaismas jaudu. Tāpēc efektīvāks veids, kā radīt lāzera impulsus, ir modulēt lāzera dobumā, uzglabājot enerģiju impulsu vilciena izslēgšanas laikā un atbrīvojot to laikā. Četras izplatītākās metodes, ko izmanto impulsu ģenerēšanai, izmantojot lāzera dobuma modulāciju, ir pastiprinājuma pārslēgšana, Q pārslēgšana (zaudējumu pārslēgšana), dobuma iztukšošana un režīma bloķēšana.

Pastiprinājuma slēdzis ģenerē īsus impulsus, modulējot sūkņa jaudu. Piemēram, pusvadītāju pastiprinājuma pārslēgšanas lāzeri var ģenerēt impulsus no dažām nanosekundēm līdz simt pikosekundēm, izmantojot strāvas modulāciju. Lai gan impulsa enerģija ir zema, šī metode ir ļoti elastīga, piemēram, nodrošina regulējamu atkārtošanās frekvenci un impulsa platumu. 2018. gadā Tokijas Universitātes pētnieki ziņoja par femtosekundes pastiprinājuma pārslēgtu pusvadītāju lāzeru, kas ir sasniegums 40 gadu tehniskajā vājajā vietā.

Spēcīgus nanosekundes impulsus parasti ģenerē Q-pārslēdzami lāzeri, kas tiek izstaroti vairākos turp un atpakaļ pa dobumā, un impulsa enerģija ir diapazonā no vairākiem milidžouliem līdz vairākiem džouliem atkarībā no sistēmas lieluma. Vidējas enerģijas (parasti zem 1 μJ) pikosekundes un femtosekundes impulsus galvenokārt ģenerē režīmā bloķēti lāzeri. Lāzera rezonatorā ir viens vai vairāki īpaši īsi impulsi, kas nepārtraukti cirkulē. Katrs intracavity impulss pārraida impulsu caur izejas savienojuma spoguli, un frekvence parasti ir no 10 MHz līdz 100 GHz. Zemāk esošajā attēlā parādīta pilnīgi normālas dispersijas (ANDi) izkliedējoša soliton femtosekundešķiedru lāzera ierīce, kuru lielāko daļu var uzbūvēt, izmantojot Thorlabs standarta komponentus (šķiedru, objektīvu, stiprinājumu un pārvietošanas tabulu).

Var izmantot dobuma iztukšošanas tehnikuQ-pārslēdzamie lāzerilai iegūtu īsākus impulsus un režīmā bloķētus lāzerus, lai palielinātu impulsa enerģiju ar zemāku frekvenci.

Laika domēna un frekvences domēna impulsi
Impulsa lineārā forma ar laiku parasti ir salīdzinoši vienkārša, un to var izteikt ar Gausa un sech² funkcijām. Impulsa laiku (pazīstams arī kā impulsa platums) visbiežāk izsaka ar pusaugstuma platuma (FWHM) vērtību, tas ir, platumu, kurā optiskā jauda ir vismaz puse no maksimālās jaudas; Q-pārslēgtais lāzers ģenerē nanosekundes īsus impulsus
Režīmu bloķēti lāzeri rada īpaši īsus impulsus (USP) no desmitiem pikosekundēm līdz femtosekundēm. Ātrgaitas elektronika var izmērīt tikai desmitiem pikosekundu, un īsākus impulsus var izmērīt tikai ar tīri optiskām tehnoloģijām, piemēram, autokorelatoriem, FROG un SPIDER. Lai gan nanosekundes vai garāki impulsi gandrīz nemaina impulsa platumu, kad tie pārvietojas, pat lielos attālumos, īpaši īsus impulsus var ietekmēt dažādi faktori:

Dispersija var izraisīt lielu impulsa paplašināšanos, bet to var atkārtoti saspiest ar pretēju dispersiju. Nākamajā diagrammā parādīts, kā Thorlabs femtosekundes impulsa kompresors kompensē mikroskopa izkliedi.

Nelinearitāte parasti tieši neietekmē impulsa platumu, bet tā paplašina joslas platumu, padarot impulsu jutīgāku pret izkliedi izplatīšanās laikā. Jebkāda veida šķiedra, tostarp citi pastiprināšanas datu nesēji ar ierobežotu joslas platumu, var ietekmēt joslas platuma formu vai īpaši īsu impulsu, un joslas platuma samazināšanās var izraisīt laika paplašināšanos; Ir arī gadījumi, kad spēcīgi čivināta impulsa impulsa platums kļūst īsāks, kad spektrs kļūst šaurāks.