Ainutlaatuinenultranopea laserosa yksi
Ultranopean ainutlaatuiset ominaisuudetlaserit
Ultranopeiden lasereiden erittäin lyhyt pulssin kesto antaa näille järjestelmille ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka erottavat ne pitkän pulssin tai jatkuvan aallon lasereista (CW). Tällaisen lyhyen pulssin muodostamiseksi tarvitaan laaja spektrin kaistanleveys. Pulssin muoto ja keskiaallonpituus määrittävät vähimmäiskaistanleveyden, joka vaaditaan tietynkestoisten pulssien tuottamiseen. Tyypillisesti tätä suhdetta kuvataan aika-kaistanleveystuotteella (TBP), joka on johdettu epävarmuusperiaatteesta. Gaussin pulssin TBP saadaan seuraavalla kaavalla: TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ on pulssin kesto ja Δv on taajuuskaistanleveys. Pohjimmiltaan yhtälö osoittaa, että spektrin kaistanleveyden ja pulssin keston välillä on käänteinen suhde, mikä tarkoittaa, että kun pulssin kesto lyhenee, pulssin tuottamiseen tarvittava kaistanleveys kasvaa. Kuva 1 havainnollistaa usean eri pulssin keston tukemiseen vaadittavaa vähimmäiskaistanleveyttä.
Kuva 1: Tukeen vaadittava vähimmäisspektrikaistanleveyslaserpulsseja10 ps (vihreä), 500 fs (sininen) ja 50 fs (punainen)
Ultranopeiden laserien tekniset haasteet
Ultranopeiden lasereiden laaja spektrikaistanleveys, huipputeho ja lyhyt pulssin kesto on hallittava järjestelmässäsi oikein. Usein yksi yksinkertaisimmista ratkaisuista näihin haasteisiin on laserien laaja spektri. Jos olet aiemmin käyttänyt ensisijaisesti pidempiä pulssi- tai jatkuvaaaltolasereita, olemassa oleva optisten komponenttien varastosi ei ehkä pysty heijastamaan tai lähettämään ultranopeiden pulssien täyttä kaistanleveyttä.
Laservaurion kynnys
Ultranopealla optiikalla on myös huomattavasti erilaiset ja vaikeammin navigoitavissa olevat laservauriokynnykset (LDT) verrattuna tavanomaisiin laserlähteisiin. Kun optiikka on varattunanosekunnin pulssilaserit, LDT-arvot ovat yleensä luokkaa 5-10 J/cm2. Ultranopeassa optiikassa tämän suuruiset arvot ovat käytännössä ennenkuulumattomia, koska LDT-arvot ovat todennäköisemmin luokkaa <1 J/cm2, yleensä lähempänä arvoa 0,3 J/cm2. Merkittävä LDT-amplitudin vaihtelu eri pulssinkestoilla on seurausta pulssin kestoihin perustuvasta laservauriomekanismista. Nanosekuntilasereille tai pidemmällepulssilaserit, pääasiallinen vahinkoa aiheuttava mekanismi on lämpölämmitys. Pinnoite- ja alustamateriaalitoptiset laitteetabsorboivat tulevia fotoneja ja lämmittävät niitä. Tämä voi johtaa materiaalin kidehilan vääristymiseen. Lämpölaajeneminen, halkeilu, sulaminen ja hilan venymä ovat näiden yleisiä lämpövauriomekanismeja.laserlähteet.
Ultranopeilla lasereilla itse pulssin kesto on kuitenkin nopeampi kuin laserista materiaalihilaan kuluvan lämmönsiirron aika, joten lämpövaikutus ei ole laserin aiheuttamien vaurioiden pääasiallinen syy. Sen sijaan ultranopean laserin huipputeho muuttaa vauriomekanismin epälineaarisiksi prosesseiksi, kuten monifotoniabsorptio ja ionisaatio. Tästä syystä nanosekunnin pulssin LDT-arvoa ei voida yksinkertaisesti kaventaa ultranopean pulssin arvoon, koska vaurion fyysinen mekanismi on erilainen. Siksi samoissa käyttöolosuhteissa (esim. aallonpituus, pulssin kesto ja toistotaajuus) optinen laite, jolla on riittävän korkea LDT-luokitus, on paras optinen laite tiettyyn sovellukseesi. Eri olosuhteissa testattu optiikka ei edusta saman optiikan todellista suorituskykyä järjestelmässä.
Kuva 1: Laserin aiheuttaman vaurion mekanismit erilaisilla pulssin kestoilla
Postitusaika: 24.6.2024