סוגי לייזרים מתכווננים

סוגי הלייזר מתכוונן

ניתן לחלק את היישום של לייזרים מתכווננים לשתי קטגוריות עיקריות: האחת היא כאשר לייזרים בעלי אורך גל קבוע חד-קוי או רב-קוי אינם יכולים לספק את אורכי הגל הבדידים הנדרשים; קטגוריה נוספת כוללת מצבים בהם ה-לייזריש לכוונן את אורך הגל באופן רציף במהלך ניסויים או בדיקות, כגון ניסויי ספקטרוסקופיה וגילוי משאבות.

סוגים רבים של לייזרים מתכווננים יכולים לייצר פלטי פולסים של גל רציף מתכוונן (CW), ננו-שנייה, פיקו-שנייה או פמטו-שנייה. מאפייני הפלט שלהם נקבעים על ידי מדיום הגברת הלייזר בו נעשה שימוש. דרישה בסיסית ללייזרים מתכווננים היא שהם יכולים לפלוט לייזרים על פני טווח רחב של אורכי גל. ניתן להשתמש ברכיבים אופטיים מיוחדים כדי לבחור אורכי גל או פסי פליטה ספציפיים מתוך פסי הפליטה שללייזרים מתכוונניםכאן נציג בפניכם מספר לייזרים מתכווננים נפוצים

לייזר גל עומד CW מתכוונן

מבחינה מושגית, ה-לייזר CW מתכוונןהיא ארכיטקטורת הלייזר הפשוטה ביותר. לייזר זה כולל מראה בעלת רפלקטיביות גבוהה, מדיום הגברה ומראת צימוד פלט (ראה איור 1), והוא יכול לספק פלט CW באמצעות מדיות הגברה שונות של לייזר. כדי להשיג כוונון, יש לבחור מדיום הגברה שיכול לכסות את טווח אורך הגל של המטרה.

2. לייזר טבעתי CW מתכוונן

לייזרי טבעת משמשים זה מכבר להשגת פלט CW מתכוונן באמצעות מצב אורכי יחיד, עם רוחב פס ספקטרלי בטווח קילוהרץ. בדומה ללייזרי גל עומד, לייזרי טבעת מתכווננים יכולים גם להשתמש בצבעים ובטיטניום ספיר כמדיה להגברת אנרגיה. צבעים יכולים לספק רוחב קו צר במיוחד של פחות מ-100 קילוהרץ, בעוד שטיטניום ספיר מציע רוחב קו של פחות מ-30 קילוהרץ. טווח הכוונון של לייזר הצבע הוא 550 עד 760 ננומטר, ושל לייזר טיטניום ספיר הוא 680 עד 1035 ננומטר. ניתן להכפיל את התדר של שני סוגי הלייזרים לפס ה-UV.

3. לייזר קוואזי-רציף נעול-מצב

עבור יישומים רבים, הגדרה מדויקת של מאפייני הזמן של פלט הלייזר חשובה יותר מהגדרה מדויקת של האנרגיה. למעשה, השגת פולסים אופטיים קצרים דורשת תצורת חלל עם מצבים אורכיים רבים המהדהדים בו זמנית. כאשר מצבים אורכיים מחזוריים אלה בעלי יחסי פאזה קבועים בתוך חלל הלייזר, הלייזר יהיה נעול במצב. זה יאפשר לפולס בודד להתנדנד בתוך החלל, כאשר תקופת הזמן שלו מוגדרת על ידי אורך חלל הלייזר. נעילת מצב אקטיבית יכולה להיות מושגת באמצעות...מודולטור אקוסטו-אופטי(AOM), או נעילת מצב פסיבית, ניתנת למימוש באמצעות עדשת Kerr.

4. לייזר איטרביום אולטרה-מהיר

למרות שללייזרי טיטניום-ספיר יש שימושיות רחבה, חלק מניסויי ההדמיה הביולוגית דורשים אורכי גל ארוכים יותר. תהליך בליעה טיפוסי של שני פוטונים מעורר על ידי פוטונים בעלי אורך גל של 900 ננומטר. מכיוון שאורכי גל ארוכים יותר משמעותם פחות פיזור, אורכי גל עירור ארוכים יותר יכולים להניע בצורה יעילה יותר ניסויים ביולוגיים הדורשים עומק הדמיה עמוק יותר.

כיום, לייזרים מתכווננים מיושמים בתחומים חשובים רבים, החל ממחקר מדעי בסיסי ועד לייצור לייזרים ומדעי החיים והבריאות. טווח הטכנולוגיות הזמין כיום הוא רחב מאוד, החל ממערכות מתכווננות פשוטות בקו קוונטי, אשר רוחב הקו הצר שלהן יכול לשמש לספקטרוסקופיה ברזולוציה גבוהה, לכידה מולקולרית ואטומית, וניסויים באופטיקה קוונטית, ומספקים מידע מפתח לחוקרים מודרניים. יצרני הלייזרים של ימינו מציעים פתרונות כוללים, המספקים תפוקת לייזר המשתרעת על פני 300 ננומטר בטווח האנרגיה של ננו-ג'אול. מערכות מורכבות יותר משתרעות על פני טווח ספקטרלי רחב ומרשים של 200 עד 20,000 ננומטר בטווחי האנרגיה של מיקרו-ג'אול ומילי-ג'אול.