Impulsējošo lāzeru pārskats

Pārskats parimpulsa lāzeri

Tiešākais veids, kā ģenerētlāzersImpulsu ģenerēšanas metode ir pievienot modulatoru nepārtrauktā lāzera ārpusei. Šī metode var radīt ātrāko pikosekundes impulsu, lai gan tā ir vienkārša, taču gaismas enerģijas zudumi un maksimālā jauda nevar pārsniegt nepārtraukto gaismas jaudu. Tāpēc efektīvāks veids, kā ģenerēt lāzera impulsus, ir modulēt lāzera rezonatorā, uzkrājot enerģiju impulsu virknes izslēgšanās laikā un atbrīvojot to ieslēgšanās laikā. Četras izplatītākās metodes impulsu ģenerēšanai, izmantojot lāzera rezonatora modulāciju, ir pastiprinājuma pārslēgšana, Q pārslēgšana (zudumu pārslēgšana), rezonatora iztukšošana un režīma bloķēšana.

Pastiprinājuma slēdzis ģenerē īsus impulsus, modulējot sūkņa jaudu. Piemēram, pusvadītāju lāzeri ar pastiprinājuma pārslēgšanu var ģenerēt impulsus no dažām nanosekundēm līdz simts pikosekundēm, modulējot strāvu. Lai gan impulsa enerģija ir zema, šī metode ir ļoti elastīga, piemēram, nodrošinot regulējamu atkārtošanās frekvenci un impulsa platumu. 2018. gadā Tokijas Universitātes pētnieki ziņoja par femtosekundes pusvadītāju lāzeru ar pastiprinājuma pārslēgšanu, kas bija izrāviens 40 gadus ilgā tehniskā sašaurinājumā.

Spēcīgus nanosekundes impulsus parasti ģenerē Q-pārslēdzamie lāzeri, kas tiek izstaroti vairākos apļos 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 režīmu bloķēti lāzeri. Lāzera rezonatorā ir viens vai vairāki īpaši īsi impulsi, kas cikliski ciklējas. Katrs dobuma iekšējais impulss pārraida impulsu caur izejas savienojuma spoguli, un atkārtotā frekvence parasti ir no 10 MHz līdz 100 GHz. Zemāk redzamajā attēlā parādīts pilnīgi normālas dispersijas (ANDi) disipatīvs solitons femtosekundē.šķiedru lāzera ierīce, no kuriem lielāko daļu var uzbūvēt, izmantojot Thorlabs standarta komponentus (šķiedru, lēcu, stiprinājumu un pārvietojuma galdu).

Dobuma iztukšošanas tehniku ​​var izmantotQ-pārslēdzamie lāzerilai iegūtu īsākus impulsus un režīmu bloķētus lāzerus, lai palielinātu impulsa enerģiju ar zemāku atkārtoto frekvenci.

Laika domēna un frekvences domēna impulsi
Impulsa lineārā forma laikā parasti ir relatīvi vienkārša un to var izteikt ar Gausa un sek² 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-pārslēdzamais lāzers ģenerē nanosekundes īsus impulsus, izmantojot
Režīmu bloķētie lāzeri ģenerē īpaši īsus impulsus (USP) desmitiem pikosekundžu līdz femtosekundēm ilgā laika posmā. Ātrdarbīga elektronika var izmērīt tikai līdz desmitiem pikosekundžu, un īsākus impulsus var izmērīt tikai ar tīri optiskām tehnoloģijām, piemēram, autokorelatoriem, FROG un SPIDER. Lai gan nanosekundes vai garāki impulsi gandrīz nemaina savu impulsa platumu, pārvietojoties pat lielos attālumos, īpaši īsus impulsus var ietekmēt dažādi faktori:

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

Nelinearitāte parasti tieši neietekmē impulsa platumu, bet tā paplašina joslas platumu, padarot impulsu uzņēmīgāku pret dispersiju izplatīšanās laikā. Jebkura veida šķiedra, tostarp citi pastiprināšanas līdzekļi ar ierobežotu joslas platumu, var ietekmēt joslas platuma vai īpaši īsa impulsa formu, un joslas platuma samazināšanās var izraisīt paplašināšanos laikā; Ir arī gadījumi, kad spēcīgi čirpēta impulsa impulsa platums kļūst īsāks, spektram sašaurinoties.