Oversigt overpulserende lasere
Den mest direkte måde at generere pålaserpulser er at tilføje en modulator til ydersiden af den kontinuerlige laser. Denne metode kan producere den hurtigste picosekundpuls, selvom den er enkel, men spild af lysenergi og spidseffekt kan ikke overstige kontinuerlig lyseffekt. Derfor er en mere effektiv måde at generere laserimpulser på at modulere i laserkaviteten, lagre energi ved off-tid for pulstoget og frigive den på on-tid. De fire almindelige teknikker, der bruges til at generere impulser gennem laserhulrumsmodulation, er forstærkningsskift, Q-switching (tabsskift), hulrumstømning og tilstandslåsning.
Forstærkningskontakten genererer korte impulser ved at modulere pumpeeffekten. For eksempel kan halvlederforstærkningsswitchede lasere generere impulser fra nogle få nanosekunder til hundrede picosekunder ved strømmodulation. Selvom pulsenergien er lav, er denne metode meget fleksibel, såsom at give justerbar gentagelsesfrekvens og pulsbredde. I 2018 rapporterede forskere ved University of Tokyo om en femtosecond gain-switched halvlederlaser, der repræsenterer et gennembrud i en 40-årig teknisk flaskehals.
Stærke nanosekundpulser genereres generelt af Q-switchede lasere, som udsendes i flere rundrejser i hulrummet, og pulsenergien ligger i området fra flere millijoule til flere joule, afhængig af systemets størrelse. Medium energi (generelt under 1 μJ) picosekund og femtosekund pulser genereres hovedsageligt af mode-låste lasere. Der er en eller flere ultrakorte impulser i laserresonatoren, der cykler kontinuerligt. Hver intrakavitetsimpuls sender en impuls gennem udgangskoblingsspejlet, og frekvensen er generelt mellem 10 MHz og 100 GHz. Figuren nedenfor viser en fuldstændig normal dispersion (ANDi) dissipativ soliton femtosekundfiber laser enhed, hvoraf de fleste kan bygges ved hjælp af Thorlabs standardkomponenter (fiber, linse, montering og forskydningsbord).
Hulrumstømningsteknik kan bruges tilQ-switched lasereat opnå kortere pulser og mode-locked lasere for at øge pulsenergi med lavere frekvens.
Tidsdomæne og frekvensdomæneimpulser
Den lineære form af pulsen med tiden er generelt relativt enkel og kan udtrykkes ved Gauss- og sech²-funktioner. Pulstid (også kendt som pulsbredde) er oftest udtrykt ved halvhøjdebredden (FWHM) værdien, det vil sige den bredde, over hvilken den optiske effekt er mindst halvdelen af spidseffekten; Q-switched laser genererer korte nanosekunders pulser igennem
Mode-locked lasere producerer ultrakorte pulser (USP) i størrelsesordenen fra snesevis af picosekunder til femtosekunder. Højhastighedselektronik kan kun måle op til snesevis af picosekunder, og kortere impulser kan kun måles med rent optiske teknologier som autokorrelatorer, FROG og SPIDER. Mens nanosekund eller længere pulser næsten ikke ændrer deres pulsbredde, når de rejser, selv over lange afstande, kan ultrakorte pulser blive påvirket af en række faktorer:
Dispersion kan resultere i en stor pulsudvidelse, men kan komprimeres igen med den modsatte dispersion. Følgende diagram viser, hvordan Thorlabs femtosekund pulskompressor kompenserer for mikroskopdispersion.
Ikke-linearitet påvirker generelt ikke pulsbredden direkte, men den udvider båndbredden, hvilket gør pulsen mere modtagelig for spredning under udbredelsen. Enhver type fiber, inklusive andre forstærkningsmedier med begrænset båndbredde, kan påvirke formen af båndbredden eller ultrakort puls, og et fald i båndbredden kan føre til en udvidelse i tid; Der er også tilfælde, hvor pulsbredden af den stærkt kvidrede puls bliver kortere, når spektret bliver smallere.
Indlægstid: Feb-05-2024