A. Ultranopeiden lasereiden käsite
Ultranopeilla lasereilla tarkoitetaan yleensä moodilukittuja lasereita, joita käytetään lähettämään erittäin lyhyitä pulsseja, esimerkiksi femtosekunnin tai pikosekunnin kestoisia pulsseja. Tarkempi nimi olisi ultralyhytpulssilaseri. Ultralyhyet pulssilaserit ovat lähes moodilukittuja lasereita, mutta vahvistuksen kytkentävaikutus voi myös tuottaa ultralyhyitä pulsseja.
B. Ultranopean laserin tyyppi
1. Titaanisafiirilaserit, yleensä Kerr-linssillä varustetut, voivat tuottaa jopa noin 5 fs:n pituisia pulsseja. Niiden keskimääräinen lähtöteho on tyypillisesti muutamia satoja milliwatteja, pulssin toistotaajuuden ollessa esimerkiksi 80 MHz ja kymmeniä femtosekunteja tai vähemmän, ja pulssin keston ollessa kymmeniä femtosekunteja tai vähemmän, mikä johtaa erittäin korkeaan huipputehoon. Titaanisafiirilaserit vaativat kuitenkin valon pumppaamista joistakin vihreän valon lasereista, mikä tekee niistä monimutkaisempia ja kalliimpia.
2. On olemassa erilaisia diodipumpattuja lasereita, jotka perustuvat esimerkiksi ytterbiumilla seostettuihin (kide tai lasi) tai kromilla seostettuihin laserkiteisiin, joissa yleensä käytetään SESAM:n passiivista moodilukitusta. Vaikka diodipumpattujen lasereiden pulssin kesto ei ole yhtä lyhyt kuin titaanisafiirilasereiden, diodipumpatut laserit voivat kattaa laajan parametrialueen pulssin keston, pulssin toistotaajuuden ja keskimääräisen tehon suhteen (katso alla).
3. Harvinaisilla maametalleilla seostettuihin lasikuituihin perustuvat kuitulaserit voidaan myös passiivisesti moodilukita, esimerkiksi käyttämällä epälineaarista polarisaatiorotaatiota tai SESAMia. Ne ovat keskimääräisen tehon, erityisesti huipputehon, suhteen rajallisempia kuin bulkkilaserit, mutta ne voidaan kätevästi yhdistää kuituvahvistimiin. Moodilukittuja kuitulasereita käsittelevä artikkeli antaa lisätietoja.
(4) Moodilukitut diodilaserit voivat olla integroituja laitteita tai ulkoontelodiodilasereita, ja ne voivat olla aktiivisia, passiivisia tai sekamuotoisia. Tyypillisesti moodilukitut diodilaserit toimivat korkealla (useita tuhansia megahertsejä) pulssintoistotaajuudella kohtuullisella pulssienergialla.
Ultranopeat laseroskillaattorit voivat olla osa ultranopeita laserjärjestelmiä, jotka voivat sisältää myös ultranopean vahvistimen (kuten kuituoptisen vahvistimen) huipputehon ja keskimääräisen lähtötehon lisäämiseksi.
Julkaisun aika: 20. kesäkuuta 2023