Unikālsultra lāzers1. daļa
Ultra ātri unikālās īpašībaslāzeri
Ultraātisko lāzeru īpaši īsā impulsa ilgums piešķir šīm sistēmām unikālas īpašības, kas tās atšķir no ilgstošiem impulsa vai nepārtrauktas viļņa (CW) lāzeriem. Lai ģenerētu tik īsu impulsu, ir nepieciešams plašs spektra joslas platums. Pulsa forma un centrālais viļņa garums nosaka minimālo joslas platumu, kas nepieciešams noteiktā ilguma impulsiem. Parasti šīs attiecības ir aprakstītas ar laika joslas platuma produktu (TBP), kas iegūts no nenoteiktības principa. Gausa impulsa TBP norāda ar šādu formulu: tbpgaussian = Δτδν≈0.441
Δτ ir impulsa ilgums, un ΔV ir frekvences joslas platums. Būtībā vienādojums parāda, ka starp spektra joslas platumu un impulsa ilgumu pastāv apgriezta saistība, kas nozīmē, ka, samazinoties impulsa ilgumam, joslas platums, kas nepieciešams šī impulsa ģenerēšanai, palielinās. 1. attēlā parādīts minimālais joslas platums, kas nepieciešams, lai atbalstītu vairākus dažādus impulsa ilgumu.
1. attēls: minimālais spektrālais joslas platums, kas nepieciešams, lai atbalstītulāzera impulsino 10 ps (zaļš), 500 fs (zils) un 50 fs (sarkans)
Ultraātas lāzeru tehniskās problēmas
Jūsu sistēmā ir pienācīgi jāizstrādā plašais spektrālais joslas platums, maksimālā jauda un īss impulsa ilgums ultraātiem lāzeriem. Bieži vien viens no vienkāršākajiem šo izaicinājumu risinājumiem ir lāzeru plašais spektra izlaide. Ja iepriekš esat galvenokārt izmantojis ilgāku impulsu vai nepārtrauktu viļņu lāzerus, jūsu esošie optisko komponentu krājumi, iespējams, nespēj atspoguļot vai pārraidīt pilnu ultraāta impulsu joslas platumu.
Lāzera bojājuma slieksnis
Ultra ātri optikai ir arī ievērojami atšķirīga un grūtāk orientējama lāzera bojājumu sliekšņi (LDT), salīdzinot ar parastajiem lāzera avotiem. Kad tiek nodrošināta optikananosekundes impulsa lāzeri, LDT vērtības parasti ir 5-10 J/cm2 secībā. Īpaši ātri optikai šāda lieluma vērtības ir praktiski nedzirdētas, jo LDT vērtības, visticamāk, ir secībā <1 J/cm2, parasti tuvāk 0,3 J/cm2. Ievērojamas LDT amplitūdas variācijas dažādos impulsu ilgumā ir lāzera bojājuma mehānisma rezultāts, kas balstīts uz impulsa ilgumu. Nanosekundes lāzeriem vai ilgākamimpulsa lāzeri, galvenais mehānisms, kas izraisa bojājumus, ir termiskā sildīšana. Pārklājuma un substrāta materiālioptiskās ierīcesabsorbējiet krītošos fotonus un sildiet tos. Tas var izraisīt materiāla kristāla režģa kropļojumu. Termiskā izplešanās, plaisāšana, kausēšana un režģa celms ir to kopējie termisko bojājumu mehānismilāzera avoti.
Tomēr īpaši ātri lāzeriem pati impulsa ilgums ir ātrāks nekā siltuma pārneses laika skala no lāzera uz materiāla režģi, tāpēc termiskais efekts nav galvenais lāzera izraisītu bojājumu cēlonis. Tā vietā ultraātiskā lāzera maksimālā jauda pārveido bojājuma mehānismu nelineāros procesos, piemēram, daudzfotonu absorbcijā un jonizācijā. Tāpēc nav iespējams vienkārši sašaurināt nanosekundes impulsa LDT vērtējumu pret ultra ātru impulsu, jo bojājuma fiziskais mehānisms ir atšķirīgs. Tāpēc tādos pašos lietošanas apstākļos (piemēram, viļņa garums, impulsa ilgums un atkārtošanās ātrums) optiskā ierīce ar pietiekami augstu LDT vērtējumu būs labākā optiskā ierīce jūsu īpašajai lietojumprogrammai. Optika, kas pārbaudīta dažādos apstākļos, neatspoguļo vienas un tās pašas optikas faktisko veiktspēju sistēmā.
1. attēls: lāzera izraisītu bojājumu mehānismi ar dažādiem impulsa ilgumu
Pasta laiks: jūnijs-24-2024