Impulsinių lazerių apžvalga

Apžvalgaimpulsiniai lazeriai

Tiesiausias būdas generuotilazerisVienas iš būdų generuoti lazerio impulsus yra pridėti moduliatorių prie ištisinio lazerio išorės. Šis metodas, nors ir paprastas, gali sukurti greičiausią pikosekundinį impulsą, tačiau šviesos energija ir didžiausia galia negali viršyti ištisinės šviesos galios. Todėl efektyvesnis būdas generuoti lazerio impulsus yra moduliuoti lazerio rezonatoriuje, kaupiant energiją impulsų sekos išjungimo metu ir išlaisvinant ją įjungimo metu. Keturi dažniausiai naudojami impulsų generavimo lazerio rezonatoriaus moduliacijos metodai yra stiprinimo perjungimas, Q perjungimas (nuostolių perjungimas), rezonatoriaus ištuštinimas ir režimo fiksavimas.

Stiprinimo jungiklis generuoja trumpus impulsus moduliuodamas siurblio galią. Pavyzdžiui, puslaidininkiniai lazeriai su stiprinimu gali generuoti impulsus nuo kelių nanosekundžių iki šimto pikosekundžių moduliuodami srovę. Nors impulsų energija yra maža, šis metodas yra labai lankstus, pavyzdžiui, suteikia reguliuojamą pasikartojimo dažnį ir impulsų plotį. 2018 m. Tokijo universiteto mokslininkai pranešė apie femtosekundinį puslaidininkinį lazerį su stiprinimu, kuris žymi proveržį 40 metų trukusioje techninėje kliūtyje.

Stiprius nanosekundinius impulsus paprastai generuoja Q jungiklio lazeriai, kurie skleidžiami kelis kartus per ciklą ertmėje, o impulso energija svyruoja nuo kelių milidžaulių iki kelių džaulių, priklausomai nuo sistemos dydžio. Vidutinės energijos (paprastai mažesnės nei 1 μJ) pikosekundinius ir femtosekundinius impulsus daugiausia generuoja režimų sinchronizavimo lazeriai. Lazerio rezonatoriuje yra vienas ar keli itin trumpi impulsai, kurie cikliškai kartojasi nuolat. Kiekvienas vidinis ertmės impulsas perduoda impulsą per išėjimo jungiamąjį veidrodį, o pakartotinis dažnis paprastai yra nuo 10 MHz iki 100 GHz. Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodytas visiškai normalios dispersijos (ANDi) disipatyvus solitono femtosekundinis...pluošto lazerinis įrenginys, kurių daugumą galima pagaminti naudojant standartinius „Thorlabs“ komponentus (šviesolaidį, lęšį, laikiklį ir poslinkio lentelę).

Ertmės ištuštinimo technika gali būti naudojamaQ jungiklio lazeriaisiekiant gauti trumpesnius impulsus ir režimu fiksuotus lazerius, siekiant padidinti impulsų energiją esant mažesniam pakartotiniam dažniui.

Laiko ir dažnio srities impulsai
Linijinė impulso forma laike paprastai yra gana paprasta ir gali būti išreikšta Gauso ir sek² funkcijomis. Impulso laikas (dar žinomas kaip impulso plotis) dažniausiai išreiškiamas pusės aukščio pločio (FWHM) verte, t. y. pločiu, kuriuo optinė galia yra bent pusė didžiausios galios; Q jungiklio lazeris generuoja nanosekundžių trukmės trumpus impulsus per
Režimų sinchronizavimo lazeriai generuoja itin trumpus impulsus (USP), kurių trukmė yra nuo dešimčių pikosekundžių iki femtosekundžių. Didelės spartos elektronika gali išmatuoti tik iki dešimčių pikosekundžių, o trumpesnius impulsus galima išmatuoti tik naudojant grynai optines technologijas, tokias kaip autokoreliatoriai, FROG ir SPIDER. Nors nanosekundžių ar ilgesni impulsai beveik nekeičia savo impulso pločio sklindant net dideliais atstumais, itin trumpus impulsus gali paveikti įvairūs veiksniai:

Dispersija gali sukelti didelį impulso išplitimą, tačiau ją galima vėl suspausti ir gauti priešingą dispersiją. Šioje diagramoje parodyta, kaip „Thorlabs“ femtosekundinis impulsų kompresorius kompensuoja mikroskopo dispersiją.

Netiesiškumas paprastai tiesiogiai neįtakoja impulso pločio, tačiau jis praplečia pralaidumą, todėl impulsas sklidimo metu tampa jautresnis dispersijai. Bet kokio tipo šviesolaidis, įskaitant kitas stiprinimo priemones su ribotu pralaidumu, gali paveikti pralaidumo arba itin trumpo impulso formą, o pralaidumo sumažėjimas gali lemti išplėtimą laike; Taip pat pasitaiko atvejų, kai stipriai čirpuoto impulso impulso plotis sutrumpėja, kai spektras siaurėja.