Unikalusitin greitas lazerispirma dalis
Unikalios itin greitos savybėslazeriai
Itin trumpa itin greitų lazerių impulsų trukmė suteikia šioms sistemoms unikalių savybių, išskiriančių jas nuo ilgų impulsų arba nuolatinių bangų (CW) lazerių. Norint generuoti tokį trumpą impulsą, reikalingas platus dažnių juostos plotis. Impulso forma ir centrinis bangos ilgis nustato minimalų dažnių juostos plotį, reikalingą tam tikros trukmės impulsams generuoti. Paprastai šis ryšys apibūdinamas laiko juostos pločio sandauga (TBP), kuri gaunama iš neapibrėžtumo principo. Gauso impulso TBP apskaičiuojamas pagal šią formulę: TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ yra impulso trukmė, o Δv yra dažnio juostos plotis. Iš esmės lygtis rodo, kad yra atvirkštinis ryšys tarp spektro dažnių juostos pločio ir impulso trukmės, o tai reiškia, kad mažėjant impulso trukmei, dažnių juostos plotis, reikalingas tam impulsui generuoti, didėja. 1 paveiksle parodytas minimalus pralaidumas, reikalingas kelioms skirtingoms impulsų trukmėms palaikyti.
1 pav. Mažiausias spektrinis pralaidumas, reikalingas palaikytilazerio impulsai10 ps (žalia), 500 fs (mėlyna) ir 50 fs (raudona)
Techniniai itin greitų lazerių iššūkiai
Itin greitų lazerių platus spektrinis dažnių juostos plotis, didžiausia galia ir trumpa impulsų trukmė turi būti tinkamai valdomi jūsų sistemoje. Dažnai vienas iš paprasčiausių šių iššūkių sprendimų yra platus lazerių spektras. Jei anksčiau daugiausia naudojote ilgesnių impulsų arba nuolatinių bangų lazerius, jūsų turimi optiniai komponentai gali neatspindėti ar perduoti viso itin greitų impulsų dažnių juostos pločio.
Lazerio pažeidimo slenkstis
Itin greita optika taip pat turi žymiai skirtingus ir sunkiau valdomus lazerio pažeidimo slenksčius (LDT), palyginti su įprastesniais lazeriniais šaltiniais. Kai numatyta optikananosekundžių impulsiniai lazeriai, LDT reikšmės paprastai yra 5-10 J/cm2. Itin greitos optikos atveju tokio dydžio vertės yra praktiškai negirdėtos, nes LDT vertės dažniau būna <1 J/cm2, paprastai arčiau 0,3 J/cm2. Didelis LDT amplitudės pokytis esant skirtingoms impulsų trukmėms yra lazerio pažeidimo mechanizmo, pagrįsto impulsų trukmėmis, rezultatas. Nanosekundžių lazeriams ar ilgiauimpulsiniai lazeriai, pagrindinis žalą sukeliantis mechanizmas yra terminis šildymas. Dengimo ir pagrindo medžiagosoptiniai prietaisaisugeria krentančius fotonus ir juos šildo. Tai gali sukelti medžiagos kristalinės gardelės iškraipymą. Šiluminis plėtimasis, įtrūkimai, lydymasis ir grotelių deformacija yra dažni šių šiluminės žalos mechanizmai.lazeriniai šaltiniai.
Tačiau itin greitų lazerių atveju pati impulso trukmė yra greitesnė už šilumos perdavimo iš lazerio į medžiagos gardelę laiko skalę, todėl šiluminis efektas nėra pagrindinė lazerio sukeltos žalos priežastis. Vietoj to, didžiausia itin greito lazerio galia paverčia žalos mechanizmą į netiesinius procesus, tokius kaip kelių fotonų absorbcija ir jonizacija. Štai kodėl neįmanoma tiesiog susiaurinti nanosekundžių impulso LDT iki itin greito impulso, nes fizinis pažeidimo mechanizmas skiriasi. Todėl tomis pačiomis naudojimo sąlygomis (pvz., bangos ilgiu, impulso trukme ir pasikartojimo dažniu) optinis įrenginys, turintis pakankamai aukštą LDT reitingą, bus geriausias optinis įrenginys jūsų konkrečiai programai. Optika, išbandyta skirtingomis sąlygomis, neatspindi tikrosios tos pačios optikos sistemos veikimo.
1 pav. Lazerio sukelto pažeidimo mechanizmai esant skirtingoms impulsų trukmėms
Paskelbimo laikas: 2024-06-24