לייזר Ultrafast ייחודי חלק ראשון

ייחודילייזר Ultrafastחלק ראשון

מאפיינים ייחודיים של Ultrafastלייזרים
משך הדופק הקצרה במיוחד של לייזרים אולטרה-אפסטים מעניק למערכות אלה תכונות ייחודיות המבדילות אותן מלייזרים ארוכים או גל-גל (CW). על מנת לייצר דופק כה קצר, נדרש רוחב פס רחב של ספקטרום. צורת הדופק ואורך הגל המרכזי קובעים את רוחב הפס המינימלי הנדרש לייצור פולסים משך זמן מסוים. בדרך כלל, קשר זה מתואר במונחים של מוצר רוחב פס זמן (TBP), הנגזר מעקרון אי הוודאות. ה- TBP של הדופק הגאוסי ניתן על ידי הנוסחה הבאה: TBPGAUSSIAN = Δτδνוטר 0.441
Δτ הוא משך הדופק ו- ΔV הוא רוחב הפס של התדר. בעיקרו של דבר, המשוואה מראה כי קיים קשר הפוך בין רוחב הפס של הספקטרום למשך הדופק, כלומר ככל שמשך הדופק פוחת, רוחב הפס הנדרש ליצירת הדופק גדל. איור 1 ממחיש את רוחב הפס המינימלי הנדרש לתמיכה במספר משכי דופק שונים.

איור 1: רוחב פס ספקטרלי מינימלי הנדרש לתמיכהפולסי לייזרשל 10 ps (ירוק), 500 fs (כחול) ו- 50 fs (אדום)

האתגרים הטכניים של לייזרים Ultrafast
יש לנהל את רוחב הפס הספקטרלי הרחב, כוח השיא ומשך הדופק הקצר של לייזרים אולטרה -פסטים במערכת שלך. לעתים קרובות, אחד הפתרונות הפשוטים ביותר לאתגרים אלה הוא תפוקת הספקטרום הרחב של לייזרים. אם השתמשת בעיקר בדופק ארוך יותר או לייזרי גל רציף בעבר, המלאי הקיים שלך ברכיבים אופטיים עשוי לא להיות מסוגל לשקף או להעביר את רוחב הפס המלא של פולסים אולטרה-אפסטים.

סף נזק בלייזר
לאופטיקה UltraFast יש גם שונים באופן שונה וקשה יותר לנווט בספי נזק בלייזר (LDT) בהשוואה למקורות לייזר קונבנציונליים יותר. כאשר מסופקים אופטיקהלייזרים פועמים של ננו -שניות, ערכי LDT הם בדרך כלל בסדר גודל של 5-10 j/cm2. עבור אופטיקה אולטרה -פסטית, ערכים בסדר גודל זה הם כמעט בלתי נשמעים, מכיוון שערכי LDT נוטים יותר להיות בסדר גודל של <1 j/cm2, בדרך כלל קרוב יותר ל 0.3 J/cm2. הווריאציה המשמעותית של משרעת LDT תחת משך דופק שונה היא תוצאה של מנגנון נזק לייזר על בסיס משך דופק. עבור לייזרים ננו -שניות או יותרלייזרים פועמים, המנגנון העיקרי הגורם לנזק הוא חימום תרמי. חומרי הציפוי והמצע שלמכשירים אופטייםלספוג את הפוטונים המקריים ולחמם אותם. זה יכול להוביל לעיוות של סריג הקריסטל של החומר. התפשטות תרמית, פיצוח, התכה ומתח סריג הם מנגנוני הנזק התרמי השכיחים של אלהמקורות לייזר.

עם זאת, עבור לייזרים UltraFAST, משך הדופק עצמו מהיר יותר מסולם הזמן של העברת החום מהלייזר לסריג החומר, כך שההשפעה התרמית אינה הגורם העיקרי לנזק הנגרם על ידי לייזר. במקום זאת, כוח השיא של הלייזר UltraFast הופך את מנגנון הנזק לתהליכים לא לינאריים כמו ספיגה ויינון רב-פוטונים. זו הסיבה שלא ניתן פשוט לצמצם את דירוג ה- LDT של דופק ננו -שנייה לזה של דופק אולטרה -אולטרה, מכיוון שמנגנון הנזק הפיזי שונה. לפיכך, באותם תנאי שימוש (למשל, אורך גל, משך דופק וקצב חזרה), מכשיר אופטי עם דירוג LDT מספיק גבוה יהיה המכשיר האופטי הטוב ביותר ליישום הספציפי שלך. אופטיקה שנבדקה בתנאים שונים אינם מייצגים את הביצועים בפועל של אותם אופטיקה במערכת.

איור 1: מנגנונים של נזק הנגרם על ידי לייזר עם משך דופק שונה