Gambaran umum laser berdenyut

TinjauanLaser berdenyut

Cara paling langsung untuk menghasilkanlaserPulsa adalah menambahkan modulator ke luar laser kontinu. Metode ini dapat menghasilkan pulsa picosecond tercepat, meskipun sederhana, tetapi limbah energi cahaya dan daya puncak tidak dapat melebihi daya cahaya kontinu. Oleh karena itu, cara yang lebih efisien untuk menghasilkan pulsa laser adalah dengan memodulasi di rongga laser, menyimpan energi pada waktu lepas dari kereta pulsa dan melepaskannya tepat waktu. Empat teknik umum yang digunakan untuk menghasilkan pulsa melalui modulasi rongga laser adalah switching gain, q-switching (switching rugi), pengosongan rongga, dan penguncian mode.

Sakelar gain menghasilkan pulsa pendek dengan memodulasi daya pompa. Misalnya, laser semikonduktor gain-switched dapat menghasilkan pulsa dari beberapa nanodetik menjadi seratus picoseconds dengan modulasi saat ini. Meskipun energi pulsa rendah, metode ini sangat fleksibel, seperti memberikan frekuensi pengulangan yang dapat disesuaikan dan lebar pulsa. Pada tahun 2018, para peneliti di University of Tokyo melaporkan laser semikonduktor gain-gain femtosecond, mewakili terobosan dalam bottleneck teknis 40 tahun.

Pulsa nanosecond yang kuat umumnya dihasilkan oleh laser Q-switched, yang dipancarkan dalam beberapa perjalanan bundar di rongga, dan energi pulsa berada di kisaran beberapa milijoul ke beberapa joule, tergantung pada ukuran sistem. Energi sedang (umumnya di bawah 1 μJ) pulsa picosecond dan femtosecond terutama dihasilkan oleh laser terkunci mode. Ada satu atau lebih pulsa ultrashort di resonator laser yang bersepeda terus menerus. Setiap pulsa intracavity mentransmisikan pulsa melalui cermin kopling output, dan rujukan umumnya antara 10 MHz dan 100 GHz. Gambar di bawah ini menunjukkan soliton femtosecond dispersi yang sepenuhnya normal (Andi)Perangkat Laser Serat, yang sebagian besar dapat dibangun menggunakan komponen standar Thorlabs (serat, lensa, pemasangan dan tabel perpindahan).

Teknik pengosongan rongga dapat digunakanLaser Q-SwitchedUntuk mendapatkan pulsa yang lebih pendek dan laser yang terkunci mode untuk meningkatkan energi pulsa dengan refrekuensi yang lebih rendah.

Domain waktu dan denyut domain frekuensi
Bentuk linear pulsa dengan waktu umumnya relatif sederhana dan dapat diekspresikan oleh fungsi Gaussian dan SecH². Waktu pulsa (juga dikenal sebagai lebar pulsa) paling sering diekspresikan oleh nilai setengah-tinggi (FWHM), yaitu, lebar di mana daya optik setidaknya setengah daya puncak; Q-switched laser menghasilkan pulsa pendek nanosecond melalui
Laser terkunci mode menghasilkan pulsa ultra-pendek (USP) dalam urutan puluhan picoseconds ke femtoseconds. Elektronik berkecepatan tinggi hanya dapat mengukur hingga puluhan picoseconds, dan pulsa yang lebih pendek hanya dapat diukur dengan teknologi optik murni seperti autokorelator, katak dan laba-laba. Sementara nanosecond atau pulsa yang lebih lama hampir tidak mengubah lebar pulsa mereka saat mereka bepergian, bahkan dalam jarak jauh, pulsa ultra-pendek dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor:

Dispersi dapat mengakibatkan pelebaran denyut nadi yang besar, tetapi dapat direkomendasikan dengan dispersi yang berlawanan. Diagram berikut menunjukkan bagaimana kompresor pulsa femtosecond Thorlabs mengkompensasi dispersi mikroskop.

Nonlinier umumnya tidak secara langsung mempengaruhi lebar pulsa, tetapi melebar bandwidth, membuat pulsa lebih rentan terhadap dispersi selama propagasi. Segala jenis serat, termasuk media gain lainnya dengan bandwidth terbatas, dapat mempengaruhi bentuk bandwidth atau pulsa ultra-pendek, dan penurunan bandwidth dapat menyebabkan pelebaran waktu; Ada juga kasus di mana lebar pulsa dari pulsa yang sangat berkicau menjadi lebih pendek ketika spektrum menjadi lebih sempit.