Ainutlaatuinenultranopea laserosa yksi
Ultranopeiden ainutlaatuiset ominaisuudetlaserit
Ultranopeiden lasereiden erittäin lyhyt pulssin kesto antaa näille järjestelmille ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka erottavat ne pitkäpulssi- tai jatkuvaaaltolasereista (CW). Tällaisen lyhyen pulssin tuottamiseksi tarvitaan laaja spektrikaistanleveys. Pulssin muoto ja keskeinen aallonpituus määrittävät tietyn keston omaavien pulssien tuottamiseen tarvittavan pienimmän kaistanleveyden. Tyypillisesti tätä suhdetta kuvataan aika-kaistanleveystulolla (TBP), joka on johdettu epätarkkuusperiaatteesta. Gaussisen pulssin TBP saadaan seuraavalla kaavalla: TBP Gaussinen = 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 pulssin keston lyhentyessä pulssin generointiin tarvittava kaistanleveys kasvaa. Kuva 1 havainnollistaa useiden eri pulssinkestoaikojen tukemiseen tarvittavaa vähimmäiskaistanleveyttä.
Kuva 1: Vaadittava vähimmäisspektrikaistanleveys tukemaanlaserpulssit10 ps (vihreä), 500 fs (sininen) ja 50 fs (punainen)
Ultranopeiden lasereiden tekniset haasteet
Ultranopeiden lasereiden laaja spektrikaistanleveys, huipputeho ja lyhyt pulssin kesto on hallittava järjestelmässäsi asianmukaisesti. Usein yksi yksinkertaisimmista ratkaisuista näihin haasteisiin on lasereiden laaja spektri. Jos olet aiemmin käyttänyt pääasiassa pidempiä pulsseja tai jatkuvan aallon lasereita, nykyinen optisten komponenttien varastosi ei välttämättä pysty heijastamaan tai lähettämään ultranopeiden pulssien koko kaistanleveyttä.
Laservauriokynnys
Ultranopeilla optiikoilla on myös merkittävästi erilaiset ja vaikeammin navigoitavat laservauriokynnykset (LDT) verrattuna perinteisiin laserlähteisiin. Kun optiikka on tarkoitettunanosekunnin pulssilaseritLDT-arvot ovat yleensä luokkaa 5–10 J/cm2. Erittäin nopeilla optiikoilla tämän suuruusluokan arvot ovat käytännössä ennenkuulumattomia, koska LDT-arvot ovat todennäköisemmin luokkaa <1 J/cm2, yleensä lähempänä 0,3 J/cm2. LDT-amplitudin merkittävä vaihtelu eri pulssin kestojen aikana johtuu laserin vauriomekanismista, joka perustuu pulssin kestoihin. Nanosekuntilasereilla tai pidemmilläpulssilaserit, tärkein vaurioita aiheuttava mekanismi on lämpökuumeneminen. Pinnoite- ja alustamateriaalitoptiset laitteetabsorboivat tulevat fotonit ja lämmittävät niitä. Tämä voi johtaa materiaalin kidehilan vääristymiseen. Lämpölaajeneminen, halkeilu, sulaminen ja hilan venymä ovat näiden materiaalien yleisiä lämpövauriomekanismeja.laserlähteet.
Ultranopeilla lasereilla pulssin kesto itsessään on kuitenkin nopeampi kuin lämmönsiirron aikaskaala laserista materiaalihilaan, joten lämpövaikutus ei ole laserin aiheuttamien vaurioiden pääasiallinen syy. Sen sijaan ultranopean laserin huipputeho muuttaa vauriomekanismin epälineaarisiksi prosesseiksi, kuten monifotonien absorptioksi ja ionisaatioksi. Tästä syystä ei ole mahdollista yksinkertaisesti rajata nanosekunnin pulssin LDT-luokitusta ultranopean pulssin arvoon, koska vaurion fyysinen mekanismi on erilainen. Siksi samoissa käyttöolosuhteissa (esim. aallonpituus, pulssin kesto ja toistotaajuus) riittävän korkean LDT-luokituksen omaava optinen laite on paras optinen laite juuri sinun sovellukseesi. Eri olosuhteissa testatut optiikat eivät edusta saman optiikan todellista suorituskykyä järjestelmässä.
Kuva 1: Laserilla aiheutettujen vaurioiden mekanismit eri pulssin kestoilla
Julkaisun aika: 24. kesäkuuta 2024