Uniclaser ultrarapidprima parte
Proprietăți unice ale ultrarapidelasere
Durata ultrascurtă a pulsului laserelor ultrarapide conferă acestor sisteme proprietăți unice care le deosebesc de laserele cu puls lung sau cu undă continuă (CW). Pentru a genera un impuls atât de scurt, este necesară o lățime de bandă cu spectru larg. Forma impulsului și lungimea de undă centrală determină lățimea de bandă minimă necesară pentru a genera impulsuri de o anumită durată. În mod obișnuit, această relație este descrisă în termeni de produs de lățime de bandă timp (TBP), care este derivat din principiul incertitudinii. TBP al pulsului gaussian este dat de următoarea formulă:TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ este durata impulsului și Δv este lățimea de bandă de frecvență. În esență, ecuația arată că există o relație inversă între lățimea de bandă a spectrului și durata impulsului, ceea ce înseamnă că, pe măsură ce durata pulsului scade, lățimea de bandă necesară pentru a genera acel impuls crește. Figura 1 ilustrează lățimea de bandă minimă necesară pentru a suporta mai multe durate diferite ale impulsurilor.
Figura 1: Lățimea de bandă spectrală minimă necesară pentru suportimpulsuri laserde 10 ps (verde), 500 fs (albastru) și 50 fs (roșu)
Provocările tehnice ale laserelor ultrarapide
Lățimea de bandă spectrală largă, puterea de vârf și durata scurtă a impulsului laserelor ultrarapide trebuie gestionate corespunzător în sistemul dumneavoastră. Adesea, una dintre cele mai simple soluții la aceste provocări este producția cu spectru larg de lasere. Dacă în trecut ați folosit în primul rând lasere cu impulsuri mai lungi sau cu undă continuă, stocul dvs. existent de componente optice ar putea să nu poată reflecta sau transmite întreaga lățime de bandă a impulsurilor ultrarapide.
Pragul de deteriorare a laserului
Optica ultrarapidă are, de asemenea, praguri de deteriorare a laserului (LDT) semnificativ diferite și mai dificil de navigat în comparație cu sursele laser mai convenționale. Când optică este prevăzutălasere pulsate în nanosecunde, valorile LDT sunt de obicei de ordinul 5-10 J/cm2. Pentru optica ultrarapidă, valori de această magnitudine sunt practic nemaiauzite, deoarece valorile LDT sunt mai probabil să fie de ordinul <1 J/cm2, de obicei mai aproape de 0,3 J/cm2. Variația semnificativă a amplitudinii LDT în diferite durate de impuls este rezultatul mecanismului de deteriorare a laserului bazat pe duratele impulsului. Pentru lasere nanosecunde sau mai lungilasere pulsate, principalul mecanism care provoacă daune este încălzirea termică. Materialele de acoperire și substrat aledispozitive opticeabsorb fotonii incidenti si ii incalzesc. Acest lucru poate duce la distorsiunea rețelei cristaline a materialului. Expansiunea termică, fisurarea, topirea și deformarea rețelei sunt mecanismele comune de deteriorare termică ale acestorsurse laser.
Cu toate acestea, pentru laserele ultrarapide, durata pulsului în sine este mai rapidă decât scala de timp a transferului de căldură de la laser la rețeaua materială, astfel încât efectul termic nu este principala cauză a daunelor induse de laser. În schimb, puterea de vârf a laserului ultrarapid transformă mecanismul de deteriorare în procese neliniare, cum ar fi absorbția multi-fotoni și ionizarea. Acesta este motivul pentru care nu este posibil să se reducă pur și simplu ratingul LDT al unui impuls de nanosecundă la cel al unui impuls ultrarapid, deoarece mecanismul fizic de deteriorare este diferit. Prin urmare, în aceleași condiții de utilizare (de exemplu, lungimea de undă, durata pulsului și rata de repetiție), un dispozitiv optic cu un rating LDT suficient de mare va fi cel mai bun dispozitiv optic pentru aplicația dumneavoastră specifică. Optica testată în condiții diferite nu este reprezentativă pentru performanța reală a aceleiași optici în sistem.
Figura 1: Mecanisme de deteriorare indusă de laser cu durate diferite ale pulsului
Ora postării: 24-jun-2024