Tinjauan umum laser berdenyut

Ikhtisarlaser berdenyut

Cara paling langsung untuk menghasilkanlaserpulsa adalah dengan menambahkan modulator di bagian luar laser kontinu. Metode ini dapat menghasilkan pulsa pikodetik tercepat, meskipun sederhana, tetapi energi cahaya terbuang dan daya puncak tidak dapat melebihi daya cahaya kontinu. Oleh karena itu, cara yang lebih efisien untuk menghasilkan pulsa laser adalah dengan memodulasi di dalam rongga laser, menyimpan energi pada waktu mati rangkaian pulsa dan melepaskannya pada waktu aktif. Empat teknik umum yang digunakan untuk menghasilkan pulsa melalui modulasi rongga laser adalah pengalihan penguatan (gain switching), pengalihan Q (pengalihan rugi), pengosongan rongga (cavity), dan penguncian mode (mode-locking).

Sakelar penguatan menghasilkan pulsa pendek dengan memodulasi daya pompa. Misalnya, laser semikonduktor dengan sakelar penguatan dapat menghasilkan pulsa dari beberapa nanodetik hingga seratus pikodetik melalui modulasi arus. Meskipun energi pulsa rendah, metode ini sangat fleksibel, misalnya menyediakan frekuensi pengulangan dan lebar pulsa yang dapat disesuaikan. Pada tahun 2018, para peneliti di Universitas Tokyo melaporkan laser semikonduktor dengan sakelar penguatan femtodetik, yang merupakan terobosan dalam kemacetan teknis selama 40 tahun.

Pulsa nanodetik yang kuat umumnya dihasilkan oleh laser Q-switched, yang dipancarkan dalam beberapa putaran di dalam rongga, dan energi pulsa berada dalam rentang beberapa milijoule hingga beberapa joule, tergantung pada ukuran sistem. Pulsa pikodetik dan femtodetik berenergi sedang (umumnya di bawah 1 μJ) terutama dihasilkan oleh laser mode-locked. Terdapat satu atau lebih pulsa ultrapendek di dalam resonator laser yang berputar terus menerus. Setiap pulsa intracavity mentransmisikan pulsa melalui cermin kopling keluaran, dan frekuensi ulang umumnya antara 10 MHz dan 100 GHz. Gambar di bawah ini menunjukkan soliton disipatif femtodetik dengan dispersi normal penuh (ANDi).perangkat laser serat, yang sebagian besar dapat dibuat menggunakan komponen standar Thorlabs (serat, lensa, dudukan, dan meja perpindahan).

Teknik pengosongan rongga dapat digunakan untukLaser Q-switcheduntuk memperoleh pulsa yang lebih pendek dan laser mode-terkunci untuk meningkatkan energi pulsa dengan frekuensi ulang yang lebih rendah.

Pulsa domain waktu dan domain frekuensi
Bentuk linier pulsa terhadap waktu umumnya relatif sederhana dan dapat dinyatakan dengan fungsi Gaussian dan sech². Waktu pulsa (juga dikenal sebagai lebar pulsa) paling umum dinyatakan dengan nilai lebar setengah tinggi (FWHM), yaitu lebar di mana daya optik setidaknya setengah dari daya puncak; laser Q-switched menghasilkan pulsa pendek nanodetik melalui
Laser mode-locked menghasilkan pulsa ultra-pendek (USP) dalam orde puluhan pikodetik hingga femtodetik. Elektronik berkecepatan tinggi hanya dapat mengukur hingga puluhan pikodetik, dan pulsa yang lebih pendek hanya dapat diukur dengan teknologi optik murni seperti autokorelator, FROG, dan SPIDER. Meskipun pulsa nanodetik atau yang lebih panjang hampir tidak mengubah lebar pulsanya saat bergerak, bahkan dalam jarak jauh, pulsa ultra-pendek dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor:

Dispersi dapat menghasilkan pelebaran pulsa yang besar, tetapi dapat dikompresi ulang dengan dispersi yang berlawanan. Diagram berikut menunjukkan bagaimana kompresor pulsa femtodetik Thorlabs mengkompensasi dispersi mikroskop.

Nonlinieritas umumnya tidak secara langsung memengaruhi lebar pulsa, tetapi memperlebar lebar pita, sehingga pulsa lebih rentan terhadap dispersi selama propagasi. Semua jenis serat optik, termasuk media penguatan lain dengan lebar pita terbatas, dapat memengaruhi bentuk lebar pita atau pulsa ultra-pendek, dan penurunan lebar pita dapat menyebabkan pelebaran waktu; Ada juga kasus di mana lebar pulsa dari pulsa yang dikicaukan dengan kuat menjadi lebih pendek ketika spektrum menjadi lebih sempit.