Oversigt overpulserende lasere
Den mest direkte måde at genererelaserpulser er at tilføje en modulator på ydersiden af den kontinuerlige laser. Denne metode kan producere den hurtigste picosekundpuls, omend simpel, men spildlysenergi og peak-effekt kan ikke overstige kontinuerlig lyseffekt. Derfor er en mere effektiv måde at generere laserpulser på at modulere i laserhulrummet, lagre energi når pulstoget er slukket og frigive den når det er tændt. De fire almindelige teknikker, der bruges til at generere pulser gennem laserhulrumsmodulation, er forstærkningsskift, Q-skift (tabsskift), hulrumstømning og mode-låsning.
Forstærkningskontakten genererer korte pulser ved at modulere pumpeeffekten. For eksempel kan halvlederforstærkningskoblede lasere generere pulser fra et par nanosekunder til hundrede picosekunder ved strømmodulation. Selvom pulsenergien er lav, er denne metode meget fleksibel, f.eks. ved at give justerbar repetitionsfrekvens og pulsbredde. I 2018 rapporterede forskere ved University of Tokyo en femtosekundforstærkningskoblet halvlederlaser, der repræsenterede et gennembrud i en 40 år gammel teknisk flaskehals.
Stærke nanosekundpulser genereres generelt af Q-switchede lasere, som udsendes i flere rundture i hulrummet, og pulsenergien ligger i området fra adskillige millijoule til adskillige joule, afhængigt af systemets størrelse. Picosekund- og femtosekundpulser med mellemstor energi (generelt under 1 μJ) genereres hovedsageligt af mode-låste lasere. Der er en eller flere ultrakorte pulser i laserresonatoren, der cykler kontinuerligt. Hver intrakavitetspuls sender en puls gennem udgangskoblingsspejlet, og refrekvensen ligger generelt mellem 10 MHz og 100 GHz. Figuren nedenfor viser en fuldt normal dispersions (ANDi) dissipativ soliton femtosekund.fiberlaserenhed, hvoraf de fleste kan bygges ved hjælp af Thorlabs standardkomponenter (fiber, linse, montering og forskydningstabel).
Teknikken med hulrumstømning kan bruges tilQ-switchede laserefor at opnå kortere pulser og mode-låste lasere for at øge pulsenergien med lavere refrekvens.
Tidsdomæne- og frekvensdomænepulser
Pulsens lineære form over tid er generelt relativt simpel og kan udtrykkes ved hjælp af Gaussiske og sech²-funktioner. Pulstid (også kendt som pulsbredde) udtrykkes oftest ved halvhøjdebredden (FWHM)-værdien, det vil sige den bredde, over hvilken den optiske effekt er mindst halvdelen af peakeffekten; Q-switchede lasere genererer korte pulser på nanosekund gennem
Mode-låste lasere producerer ultrakorte pulser (USP) i størrelsesordenen tiere af picosekunder til femtosekunder. Højhastighedselektronik kan kun måle op til tiere af picosekunder, og kortere pulser kan kun måles med rent optiske teknologier såsom autokorrelatorer, FROG og SPIDER. Mens nanosekunds- eller længere pulser næsten ikke ændrer deres pulsbredde, når de bevæger sig, selv over lange afstande, kan ultrakorte pulser påvirkes af en række faktorer:
Dispersion kan resultere i en stor pulsudvidelse, men kan genkomprimeres med den modsatte dispersion. Følgende diagram viser, hvordan Thorlabs femtosekundpulskompressor kompenserer for mikroskopdispersion.
Ikke-linearitet påvirker generelt ikke pulsbredden direkte, men den udvider båndbredden, hvilket gør pulsen mere modtagelig for dispersion under udbredelse. Enhver type fiber, inklusive andre forstærkningsmedier med begrænset båndbredde, kan påvirke formen af båndbredden eller den ultrakorte puls, og et fald i båndbredden kan føre til en udvidelse over tid. Der er også tilfælde, hvor pulsbredden af den stærkt kvidrende puls bliver kortere, når spektret bliver smallere.
Opslagstidspunkt: 05. feb. 2024