Impulsinių lazerių apžvalga

Apžvalgaimpulsiniai lazeriai

Pats tiesiausias būdas generuotilazerisimpulsai yra pridėti moduliatorių prie nuolatinio lazerio išorės. Šis metodas gali sukurti greičiausią pikosekundės impulsą, nors ir paprastas, tačiau švaistomas šviesos energija ir didžiausia galia negali viršyti nuolatinės šviesos galios. Todėl efektyvesnis būdas generuoti lazerio impulsus yra moduliuoti lazerio ertmėje, kaupiant energiją išjungus impulsų seką ir išleidžiant ją laiku. Keturios paplitę metodai, naudojami impulsams generuoti naudojant lazerio ertmės moduliaciją, yra stiprinimo perjungimas, Q perjungimas (nuostolių perjungimas), ertmės ištuštinimas ir režimo užrakinimas.

Stiprinimo jungiklis generuoja trumpus impulsus moduliuodamas siurblio galią. Pavyzdžiui, puslaidininkių stiprinimo perjungimo lazeriai gali generuoti impulsus nuo kelių nanosekundžių iki šimto pikosekundžių srovės moduliavimu. Nors impulso energija yra maža, šis metodas yra labai lankstus, pavyzdžiui, užtikrina reguliuojamą pasikartojimo dažnį ir impulso plotį. 2018 m. Tokijo universiteto mokslininkai pranešė apie femtosekundžių stiprinimo perjungimo puslaidininkinį lazerį, kuris yra proveržis 40 metų trukusioje techninėje kliūtyje.

Stiprius nanosekundžių impulsus paprastai generuoja Q perjungiami lazeriai, kurie ertmėje skleidžiami keliais važiavimais pirmyn ir atgal, o impulso energija yra nuo kelių milidžaulių iki kelių džaulių, priklausomai nuo sistemos dydžio. Vidutinės energijos (paprastai mažiau nei 1 μJ) pikosekundžių ir femtosekundžių impulsus daugiausia generuoja režimu užrakinti lazeriai. Lazerio rezonatoriuje yra vienas ar daugiau ultratrumpų impulsų, kurie nuolat cikluojasi. Kiekvienas ertmės impulsas perduoda impulsą per išėjimo sujungimo veidrodį, o dažnis paprastai yra nuo 10 MHz iki 100 GHz. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta visiškai normalios dispersijos (ANDi) išsklaidymo solitono femtosekundėšviesolaidinis lazerinis įrenginys, kurių dauguma gali būti pagaminti naudojant standartinius Thorlabs komponentus (pluoštą, objektyvą, tvirtinimo ir poslinkio lentelę).

Galima naudoti ertmių ištuštinimo technikąQ perjungiami lazeriaitrumpesniems impulsams gauti ir režimu užblokuotus lazerius, kad padidintų impulsų energiją esant mažesniam dažniui.

Laiko srities ir dažnio srities impulsai
Linijinė impulso forma su laiku paprastai yra gana paprasta ir gali būti išreikšta Gauso ir sech² funkcijomis. Impulso laikas (taip pat žinomas kaip impulso plotis) dažniausiai išreiškiamas pusės aukščio pločio (FWHM) reikšme, ty pločiu, per kurį optinė galia yra bent pusė didžiausios galios; Q perjungiamas lazeris generuoja nanosekundžių trumpus impulsus
Režimo užrakinti lazeriai sukuria itin trumpus impulsus (USP) nuo dešimčių pikosekundžių iki femtosekundžių. Didelės spartos elektronika gali išmatuoti tik iki dešimčių pikosekundžių, o trumpesni impulsai gali būti matuojami tik naudojant grynai optines technologijas, tokias kaip autokoreliatoriai, FROG ir SPIDER. Nors nanosekundžių ar ilgesni impulsai beveik nekeičia impulsų pločio, net ir dideliais atstumais, itin trumpus impulsus gali paveikti įvairūs veiksniai:

Dispersija gali sukelti didelį impulso išsiplėtimą, bet gali būti iš naujo suspausta naudojant priešingą dispersiją. Šioje diagramoje parodyta, kaip Thorlabs femtosekundinis impulsinis kompresorius kompensuoja mikroskopo sklaidą.

Netiesiškumas paprastai neturi tiesioginės įtakos impulso pločiui, tačiau praplečia dažnių juostos plotį, todėl impulsas yra jautresnis sklaidai sklidimo metu. Bet kokio tipo skaidulos, įskaitant kitas riboto pralaidumo didinimo terpes, gali paveikti pralaidumo formą arba itin trumpą impulsą, o sumažėjus pralaidumui, laikas gali padidėti; Pasitaiko ir tokių atvejų, kai siaurėjant spektrui stipriai čirškiamo impulso impulso plotis sutrumpėja.