Unikālsultra lāzersotrā daļa
Izkliede un pulsa izplatīšana: grupas kavēšanās izkliede
Viens no visgrūtākajiem tehniskajiem izaicinājumiem, kas sastopams, lietojot īpaši lāzeruslāzersApvidū Īpaši impulsi ir ļoti jutīgi pret laika kropļojumiem, kas padara impulsus garākus. Šis efekts pasliktinās, jo sākotnējā impulsa ilgums saīsinās. Kaut arī īpaši ātri lāzeri var izstarot pākšaugus ar 50 sekunžu ilgumu, tos var pastiprināt laikā, izmantojot spoguļus un objektīvus, lai pulsu pārnestu uz mērķa vietu, vai pat vienkārši pārraidīt impulsu caur gaisu.
Šis laika izkropļojums tiek kvantitatīvi noteikts, izmantojot pasākumu, ko sauc par grupas aizkavētu izkliedi (GDD), kas pazīstams arī kā otrās kārtas izkliede. Faktiski ir arī augstākas pakāpes izkliedes termini, kas var ietekmēt Ultrafart-Laser impulsu laika sadalījumu, bet praksē parasti ir pietiekams tikai tāpēc, lai pārbaudītu GDD iedarbību. GDD ir no frekvences atkarīga vērtība, kas ir lineāri proporcionāla dotā materiāla biezumam. Pārraides optikai, piemēram, objektīvam, logam un objektīviem komponentiemlāzera sistēmasApvidū Komponenti ar zemākām frekvencēm (ti, garāki viļņu garumi) izplatās ātrāk nekā komponenti ar augstākām frekvencēm (ti, īsāki viļņu garumi). Kad impulss iziet cauri arvien vairāk un vairāk, viļņa garums impulsā turpinās pagarināt arvien tālāk un tālāk. Īsākiem impulsa ilguma un tāpēc plašākiem joslas platumiem šis efekts ir vēl pārspīlēts un var izraisīt ievērojamu impulsa laika kropļojumu.
Ultrafast lāzera lietojumprogrammas
spektroskopija
Kopš ultraātisko lāzera avotu parādīšanās spektroskopija ir bijusi viena no viņu galvenajām piemērošanas jomām. Samazinot impulsa ilgumu līdz femtosekundēm vai pat sekundēm, tagad var sasniegt dinamiskus procesus fizikā, ķīmijā un bioloģijā, kurus vēsturiski nebija iespējams novērot. Viens no galvenajiem procesiem ir atomu kustība, un atomu kustības novērošana ir uzlabojusi zinātnisko izpratni par tādiem pamatprocesiem kā molekulārā vibrācija, molekulārā disociācija un enerģijas pārnešana fotosintētiskos proteīnos.
bioimēšana
Maksimālā spēka ultraāte lāzeri atbalsta nelineārus procesus un uzlabo izšķirtspēju bioloģiskai attēlveidošanai, piemēram, daudzfotonu mikroskopijai. Vairāku fotonu sistēmā, lai no bioloģiskā barotnes vai dienasgaismas mērķa radītu nelineāru signālu, diviem fotoniem ir jāpārklājas telpā un laikā. Šis nelineārais mehānisms uzlabo attēlveidošanas izšķirtspēju, ievērojami samazinot fona fluorescences signālus, kas mēra viena fotona procesu pētījumus. Ir parādīts vienkāršots signāla fons. Mazāks daudzfotonu mikroskopa ierosmes reģions arī novērš fototoksicitāti un samazina parauga bojājumus.
1. attēls: staru ceļa diagramma daudzfotonu mikroskopa eksperimentā
Lāzera materiālu apstrāde
Īpaši lāzera avoti ir arī revolucionāri mainījuši lāzera mikromahinēšanu un materiālu apstrādi unikālā veidā, kā UltraShort impulsi mijiedarbojas ar materiāliem. Kā minēts iepriekš, apspriežot LDT, īpaši ātrs impulsa ilgums ir ātrāks nekā siltuma difūzijas laika skala materiāla režģī. Ultrafast lāzeri rada daudz mazāku siltuma ietekmētu zonu nekānanosekundes impulsa lāzeri, kā rezultātā rodas zemāki griezuma zudumi un precīzāka apstrāde. Šis princips ir piemērojams arī medicīniskām lietojumprogrammām, kur pastiprināta ultrafartu griešanas precizitāte palīdz samazināt apkārtējo audu bojājumus un uzlabo pacienta pieredzi lāzera operācijas laikā.
Attosekundes impulsi: īpaši ātru lāzeru nākotne
Tā kā pētījumi turpina virzīties uz priekšu īpaši ātri lāzeros, tiek izstrādāti jauni un uzlaboti gaismas avoti ar īsāku impulsa ilgumu. Lai gūtu ieskatu ātrākos fiziskos procesos, daudzi pētnieki koncentrējas uz attosekundes impulsu ģenerēšanu-apmēram 10-18 s galējā ultravioletā (XUV) viļņu garuma diapazonā. Attosekundes impulsi ļauj izsekot elektronu kustībai un uzlabot mūsu izpratni par elektronisko struktūru un kvantu mehāniku. Kaut arī XUV Attosekundes lāzeru integrācijai rūpniecības procesos vēl nav panākta ievērojama progresa, notiekošie pētījumi un sasniegumi šajā jomā gandrīz noteikti izstumj šo tehnoloģiju no laboratorijas un ražošanā, kā tas ir bijis femtosekundē un pikosekundēlāzera avoti.
Pasta laiks: 20.-2024. Jūnijs