Ainutlaatuinen ultraopea laser, osa toinen

Ainutlaatuinenultraopea lasertoinen osa

Dispersio ja pulssin leviäminen: ryhmäviiveen leviäminen
Yksi vaikeimmista teknisistä haasteista, joita kohtaavat ultra-ohjelmien lasereita käytettäessä, on alun perin lähettämien ultra-lyhyiden pulssien keston ylläpitäminenlaser. Ultra -oput pulssit ovat erittäin alttiita ajan vääristymiselle, mikä tekee pulsseista pidempiä. Tämä vaikutus pahenee, kun alkuperäisen pulssin kesto lyhenee. Vaikka ultrasastiset laserit voivat lähettää pulsseja 50 sekunnin keston ajan, ne voidaan monistaa ajoissa käyttämällä peilejä ja linssejä pulssin siirtämiseksi kohdepaikkaan tai jopa lähettämällä pulssi ilman läpi.

Tällä kertaa vääristymät määritetään käyttämällä mittaa, jota kutsutaan ryhmän viivästyneeksi dispersioksi (GDD), joka tunnetaan myös nimellä toisen asteen dispersio. Itse asiassa on olemassa myös korkeamman asteen dispersiotermejä, jotka voivat vaikuttaa ultrafart-laserpulssien ajanjakaumaan, mutta käytännössä riittää yleensä vain GDD: n vaikutuksen tutkimiseen. GDD on taajuudesta riippuvainen arvo, joka on lineaarisesti verrannollinen tietyn materiaalin paksuuteen. Lähetysoptiikalla, kuten linssillä, ikkunalla ja objektiivikomponenteillalaserjärjestelmät. Komponentit, joilla on alhaisemmat taajuudet (ts. Pidemmät aallonpituudet), etenevät nopeammin kuin komponentit, joilla on korkeammat taajuudet (ts. Lyhyemmät aallonpituudet). Kun pulssi kulkee yhä enemmän aineen läpi, pulssin aallonpituus jatkuu edelleen ja pidemmälle. Lyhyemmille pulssin kestolle ja siten leveämmille kaistanleveyksille tämä vaikutus on edelleen liioiteltu ja voi johtaa merkittäviin pulssi -ajan vääristymiin.

Ultraopea lasersovellus
spektroskopia
Ultraopealaserlähteiden tulemisen jälkeen spektroskopia on ollut yksi niiden tärkeimmistä sovellusalueista. Vähentämällä pulssin kestoa femtosekunniksi tai jopa attosekunteille, fysiikan, kemian ja biologian dynaamiset prosessit, joita oli historiallisesti mahdotonta havaita, voidaan nyt saavuttaa. Yksi keskeisistä prosesseista on atomiliike, ja atomien liikkeen havaitseminen on parantanut perusprosessien, kuten molekyylin värähtelyn, molekyylin dissosiaation ja energiansiirron, tieteellistä ymmärrystä fotosynteettisissä proteiineissa.

biologinen kuvaus
Huipputeho Ultra-laajennuslaserit tukevat epälineaarisia prosesseja ja parantavat biologisen kuvantamisen, kuten monifotonimikroskopian, resoluutiota. Monifotonijärjestelmässä epälineaarisen signaalin tuottamiseksi biologisesta väliaineesta tai fluoresoivasta kohteesta kahden fotonin on päällekkäinen tilassa ja ajassa. Tämä epälineaarinen mekanismi parantaa kuvantamisen resoluutiota vähentämällä merkittävästi taustafluoresenssisignaaleja, jotka ovat yhden fotoniprosessien ruttotutkimuksia. Yksinkertaistettu signaalin tausta on havainnollistettu. Multifotonimikroskoopin pienempi viritysalue myös estää fototoksisuuden ja minimoi näytteen vaurioita.

Kuva 1: Esimerkki kaavio säteen polusta moniphtonin mikroskooppikokeessa

Lasermateriaalin käsittely
Ultra -laajenniset laserlähteet ovat myös mullistelleet lasermikromakkeiden ja materiaalien käsittelyn johtuen ainutlaatuisesta tavasta, jolla ultrashort -pulssit ovat vuorovaikutuksessa materiaalien kanssa. Kuten aikaisemmin mainittiin, keskusteltaessa LDT: tä, erittäin pitkäaikainen pulssin kesto on nopeampi kuin lämpödiffuusion aika -asteikko materiaalin hilaan. Ultrast-laserit tuottavat paljon pienemmän lämmönvaikutteisen vyöhykkeen kuinnanosekunnin pulssilaserit, mikä johtaa alhaisempiin viiltohäviöisiin ja tarkempiin työstöön. Tätä periaatetta sovelletaan myös lääketieteellisiin sovelluksiin, joissa Ultrafart-laserleikkauksen lisääntynyt tarkkuus auttaa vähentämään ympäröivän kudoksen vaurioita ja parantaa potilaan kokemusta laserleikkauksen aikana.

Attesekunnin pulssit: ultraopea laserien tulevaisuus
Kun tutkimus etenee edelleen ultraopea lasereita, kehitetään uusia ja parannettuja valonlähteitä lyhyemmillä pulssien kestolla. Saadakseen tietoa nopeammista fyysisistä prosesseista, monet tutkijat keskittyvät attekunnin pulssien muodostumiseen-noin 10-18 s äärimmäisellä ultravioletti (XUV) aallonpituusalueella. Attesekunnin pulssit mahdollistavat elektronien liikkeen seurannan ja parantavat ymmärrystämme elektronisesta rakenteesta ja kvanttimekaniikasta. Vaikka XUV -attekunnin laserien integroinnin teollisuusprosesseihin on vielä edistynyt, alan jatkuvan tutkimuksen ja edistyksen edistykset melkein varmasti työntävät tämän tekniikan pois laboratoriosta ja valmistukseen, kuten femtosekunnissa ja pikosekunnissa on tapahtunutlaserlähteet.