Unikalusypač lazerisAntroji dalis
Dispersija ir pulso plitimas: grupės vėlavimo dispersija
Vienas iš sunkiausių techninių iššūkių, su kuriais susiduriama naudojant „Ultrafast“ lazeriuslazeris. Itin impulsai yra labai jautrūs laiko iškraipymui, todėl impulsai ilgesni. Šis poveikis blogėja, nes pradinio impulso trukmė sutrumpėja. Nors ultragarsiniai lazeriai gali skleisti impulsus, kurių trukmė yra 50 sekundžių, jie gali būti sustiprinti laiku, naudojant veidrodžius ir lęšius, kad impulsą perduotų į tikslinę vietą ar net tiesiog perduotų impulsą per orą.
Šis laiko iškraipymas kiekybiškai įvertinamas naudojant matą, vadinamą grupe uždelsta dispersija (GDD), dar vadinama antros eilės dispersija. Tiesą sakant, taip pat yra aukštesnės eilės dispersijos terminai, kurie gali turėti įtakos ypač lazerio impulsų laiko pasiskirstymui, tačiau praktiškai paprastai pakanka tik ištirti GDD poveikį. GDD yra nuo dažnio priklausoma vertė, tiesiškai proporcinga tam tikros medžiagos storiui. Perdavimo optika, tokia kaip objektyvas, langas ir objektyvūs komponentaiLazerio sistemos. Komponentai, kurių dažnis yra mažesnis (ty, ilgesnis bangos ilgis), sklinda greičiau nei komponentai, kurių dažnis yra aukštesnis (ty trumpesnis bangos ilgis). Kai impulsas praeina per vis daugiau ir daugiau medžiagų, pulso bangos ilgis tęsis toliau ir toliau. Dėl trumpesnio impulsų trukmės, taigi ir platesnio pralaidumo, šis poveikis dar labiau padidėja ir gali sukelti reikšmingą impulsų laiko iškraipymą.
UltraFast lazerinės programos
Spektroskopija
Po ultrafastų lazerinių šaltinių atsiradimo spektroskopija buvo viena pagrindinių jų taikymo sričių. Sumažinus impulsų trukmę iki femtosekundžių ar net atosekundžių, dabar galima pasiekti dinaminius fizikos, chemijos ir biologijos dinaminius procesus, kurių istoriškai neįmanoma stebėti. Vienas iš pagrindinių procesų yra atominis judesys, o atominio judesio stebėjimas pagerino pagrindinių procesų, tokių kaip molekulinė vibracija, molekulinė disociacija ir energijos perdavimas fotosintetiniuose baltymuose, mokslinį supratimą.
biologinis vaizdas
„Peak-Power Ultrafast“ lazeriai palaiko netiesinius procesus ir pagerina biologinio vaizdavimo skiriamąją gebą, pavyzdžiui, daugiafotoninę mikroskopiją. Daugiafotono sistemoje, norint generuoti netiesinį signalą iš biologinės terpės ar fluorescencinio taikinio, du fotonai turi sutapti erdvėje ir laike. Šis netiesinis mechanizmas pagerina vaizdo gavimo skiriamąją gebą žymiai sumažindamas foninius fluorescencinius signalus, kurie yra vienfotono procesų maras. Iliustruotas supaprastintas signalo fonas. Mažesnis daugiafotono mikroskopo sužadinimo sritis taip pat apsaugo nuo fototoksiškumo ir sumažina mėginio pažeidimą.
1 paveikslas: sijos kelio schemos pavyzdys daugiafotono mikroskopo eksperimente
Lazerio medžiagos apdorojimas
Ultrafast lazeriniai šaltiniai taip pat sukėlė revoliuciją lazerinio mikromatiniu ir medžiagų apdorojimu dėl unikalaus būdo, kurį ultravioletinės impulsai sąveikauja su medžiagomis. Kaip minėta anksčiau, aptariant LDT, ypač greitesnė impulsų trukmė yra greitesnė nei šilumos difuzijos laiko skalė į medžiagos grotelę. Ultrafast lazeriai gamina daug mažesnę šilumos paveiktą zoną neiNanosekundės impulsiniai lazeriai, dėl to mažesni pjūvių nuostoliai ir tikslesnis apdirbimas. Šis principas taip pat taikomas medicininėms reikmėms, kai padidėjęs ypač lazerio pjovimo tikslumas padeda sumažinti aplinkinių audinių pažeidimus ir pagerina paciento patirtį atliekant lazerio operaciją.
Attosekundės impulsai: ultrafastų lazerių ateitis
Tęsiant tyrimus ir toliau skatinami ypač daug lazerių, kuriami nauji ir patobulinti šviesos šaltiniai su trumpesniu impulsų trukme. Norėdami įgyti supratimą apie greitesnius fizinius procesus, daugelis tyrėjų daugiausia dėmesio skiria attosekundės impulsų generavimui-maždaug 10–18 s ekstremaliame ultravioletiniame (XUV) bangos ilgio diapazone. Attosekundės impulsai leidžia sekti elektronų judesį ir pagerinti mūsų supratimą apie elektroninę struktūrą ir kvantinę mechaniką. Nors „XUV Attoscond“ lazerių integracija į pramoninius procesus dar nepadarė didelės pažangos, nuolatiniai tyrimai ir pažanga šioje srityje beveik neabejotinai išstums šią technologiją iš laboratorijos ir gamybos, kaip tai buvo padaryta femtosecond ir pikosekundeLazerio šaltiniai.
Pašto laikas: 2012 m. Birželio 25 d