EneståendeUltrahet laserdel 1
Unikke egenskaber ved ultrahastlasere
Den ultra-korte pulsvarighed af ultrahastede lasere giver disse systemer unikke egenskaber, der adskiller dem fra langpuls eller kontinuerlig bølge (CW) lasere. For at generere en så kort puls kræves en bred spektrumbåndbredde. Pulsformen og den centrale bølgelængde bestemmer den minimale båndbredde, der kræves for at generere pulser af en bestemt varighed. Dette forhold er typisk beskrevet med hensyn til tidsbåndbreddeproduktet (TBP), der er afledt af usikkerhedsprincippet. TBP for den gaussiske puls er givet af følgende formel: tbpgaussisk = Δτδν≈0.441
Δτ er pulsvarigheden, og ΔV er frekvensbåndbredden. I det væsentlige viser ligningen, at der er et omvendt forhold mellem spektrumbåndbredde og pulsvarighed, hvilket betyder, at når pulsens varighed falder, øges den båndbredde for at generere denne puls. Figur 1 illustrerer den minimale båndbredde, der kræves for at understøtte flere forskellige pulsvarigheder.
Figur 1: Minimum spektral båndbredde kræves for at understøttelaserimpulserpå 10 ps (grøn), 500 fs (blå) og 50 fs (rød)
De tekniske udfordringer ved ultrahastiske lasere
Den brede spektrale båndbredde, spidsstyrke og korte pulsvarighed af ultrahurtige lasere skal styres korrekt i dit system. Ofte er en af de enkleste løsninger på disse udfordringer det brede spektrumudgang af lasere. Hvis du primært har brugt længere puls eller kontinuerlig bølgelasere i fortiden, er dit eksisterende lager af optiske komponenter muligvis ikke i stand til at reflektere eller transmittere den fulde båndbredde af ultrahurtige impulser.
Laserskader tærskel
Ultrahast -optik har også signifikant forskellig og vanskeligere at navigere i laserskader tærskler (LDT) sammenlignet med mere konventionelle laserkilder. Når optik er forsynet medNanosekund pulserede lasere, LDT-værdier er normalt i størrelsesordenen 5-10 J/cm2. For ultrahast optik er værdier af denne størrelse praktisk talt uhørt, da LDT -værdier er mere tilbøjelige til at være i størrelsesordenen <1 j/cm2, normalt tættere på 0,3 J/cm2. Den betydelige variation af LDT -amplitude under forskellige pulsvarigheder er resultatet af laserskademekanismen baseret på pulsvarigheder. For nanosekundlasere eller længerepulserede lasere, den vigtigste mekanisme, der forårsager skade, er termisk opvarmning. Belægnings- og substratmaterialer iOptiske enhederAbsorber hændelsesfotoner og opvarm dem. Dette kan føre til forvrængning af materialets krystalgitter. Termisk ekspansion, revner, smeltning og gitterstamme er de almindelige termiske skadermekanismer for disselaserkilder.
For ultrahastiske lasere er selve pulsvarigheden hurtigere end tidsskalaen for varmeoverførsel fra laseren til materialets gitter, så den termiske virkning er ikke den vigtigste årsag til laserinduceret skade. I stedet omdanner den maksimale effekt af den ultrahastiske laser skademekanismen til ikke-lineære processer, såsom multi-fotonabsorption og ionisering. Dette er grunden til, at det ikke er muligt blot at indsnævre LDT -klassificeringen af en nanosekundpuls til en ultrahøst puls, fordi den fysiske mekanisme for skade er forskellig. Derfor, under de samme brugsbetingelser (f.eks. Bølgelængde, pulsvarighed og gentagelsesrate), vil en optisk enhed med en tilstrækkelig høj LDT -vurdering være den bedste optiske enhed til din specifikke applikation. Optik, der er testet under forskellige betingelser, er ikke repræsentativ for den faktiske ydelse af den samme optik i systemet.
Figur 1: Mekanismer til laserinduceret skade med forskellige pulsvarigheder
Posttid: Jun-24-2024