Unikalusitin greitas lazerispirmoji dalis
Unikalios itin greito veikimo savybėslazeriai
Dėl itin trumpos itin greitų lazerių impulsų trukmės šioms sistemoms būdingos unikalios savybės, kurios jas skiria nuo ilgų impulsų arba nuolatinių bangų (CW) lazerių. Norint sugeneruoti tokį trumpą impulsą, reikalingas platus spektro pralaidumas. Impulso forma ir centrinis bangos ilgis lemia minimalų pralaidumą, reikalingą tam tikros trukmės impulsams generuoti. Paprastai šis ryšys aprašomas laiko ir pralaidumo sandauga (TBP), kuri gaunama iš neapibrėžtumo principo. Gauso impulso TBP apskaičiuojama pagal šią formulę: TBP Gauso = ΔτΔν ≈ 0,441
Δτ yra impulso trukmė, o Δv – dažnio juostos plotis. Iš esmės lygtis rodo, kad yra atvirkštinis ryšys tarp spektro juostos pločio ir impulso trukmės, o tai reiškia, kad mažėjant impulso trukmei, didėja pralaidumas, reikalingas tam impulsui generuoti. 1 paveiksle pavaizduotas minimalus pralaidumas, reikalingas kelioms skirtingoms impulsų trukmėms palaikyti.
1 pav.: Minimalus spektrinis pralaidumas, reikalingas palaikytilazerio impulsai10 ps (žalia), 500 fs (mėlyna) ir 50 fs (raudona)
Techniniai itin greitų lazerių iššūkiai
Jūsų sistemoje turi būti tinkamai valdomas itin greitų lazerių platus spektrinis pralaidumas, didžiausia galia ir trumpa impulsų trukmė. Dažnai vienas iš paprasčiausių šių iššūkių sprendimų yra plataus spektro lazerių išvestis. Jei anksčiau daugiausia naudojote ilgesnių impulsų arba nuolatinių bangų lazerius, jūsų esami optiniai komponentai gali neatspindėti ar nepraleisti viso itin greitų impulsų pralaidumo.
Lazerio pažeidimo slenkstis
Itin sparčioji optika taip pat turi gerokai skirtingas ir sunkiau nustatomas lazerio pažeidimo ribas (LDT), palyginti su įprastesniais lazeriniais šaltiniais. Kai optika yra skirtananosekundinių impulsų lazeriaiLDT vertės paprastai yra 5–10 J/cm2 eilės. Itin greitos optikos atveju tokio dydžio vertės praktiškai negirdėtos, nes LDT vertės dažniau būna mažesnės nei 1 J/cm2, dažniausiai artimesnės 0,3 J/cm2. Reikšmingas LDT amplitudės pokytis esant skirtingai impulso trukmei yra lazerio pažeidimo mechanizmo, pagrįsto impulso trukme, rezultatas. Nanosekundžių ar ilgesniems lazeriamsimpulsiniai lazeriai, pagrindinis žalos mechanizmas yra terminis įkaitimas. Dangos ir pagrindo medžiagosoptiniai įrenginiaisugeria krintančius fotonus ir juos kaitina. Tai gali iškraipyti medžiagos kristalinę gardelę. Šiluminis plėtimasis, įtrūkimai, lydymasis ir gardelės deformacija yra dažniausiai pasitaikantys šių medžiagų terminio pažeidimo mechanizmai.lazerio šaltiniai.
Tačiau itin greitų lazerių atveju pati impulso trukmė yra greitesnė nei šilumos perdavimo iš lazerio į medžiagos gardelę laiko skalė, todėl terminis efektas nėra pagrindinė lazerio sukeltos žalos priežastis. Vietoj to, itin greito lazerio didžiausia galia transformuoja žalos mechanizmą į netiesinius procesus, tokius kaip daugiafotonių fotonų absorbcija ir jonizacija. Štai kodėl neįmanoma tiesiog susiaurinti nanosekundės impulso LDT reitingo iki itin greito impulso, nes fizinis žalos mechanizmas yra kitoks. Todėl esant toms pačioms naudojimo sąlygoms (pvz., bangos ilgiui, impulso trukmei ir pasikartojimo dažniui), optinis įrenginys, turintis pakankamai aukštą LDT reitingą, bus geriausias optinis įrenginys jūsų konkrečiai taikymo sričiai. Skirtingomis sąlygomis išbandyta optika neatspindi tikrojo tos pačios optikos veikimo sistemoje.
1 pav.: Lazerio sukeltos žalos mechanizmai, esant skirtingai impulso trukmei
Įrašo laikas: 2024 m. birželio 24 d.