Ikhtisar laser berdenyut

Sekilas tentanglaser berdenyut

Cara paling langsung untuk menghasilkanlaserpulsa adalah menambahkan modulator ke bagian luar laser kontinu. Cara ini dapat menghasilkan pulsa pikodetik tercepat, walaupun sederhana, namun energi cahaya yang terbuang dan daya puncak tidak dapat melebihi daya cahaya kontinu. Oleh karena itu, cara yang lebih efisien untuk menghasilkan pulsa laser adalah dengan memodulasi dalam rongga laser, menyimpan energi pada saat rangkaian pulsa tidak aktif dan melepaskannya pada waktu yang tepat. Empat teknik umum yang digunakan untuk menghasilkan pulsa melalui modulasi rongga laser adalah peralihan penguatan, peralihan Q (pengalihan kerugian), pengosongan rongga, dan penguncian mode.

Sakelar penguatan menghasilkan pulsa pendek dengan memodulasi daya pompa. Misalnya, laser gain-switched semikonduktor dapat menghasilkan pulsa dari beberapa nanodetik hingga seratus pikodetik dengan modulasi arus. Meskipun energi pulsanya rendah, metode ini sangat fleksibel, seperti menyediakan frekuensi pengulangan dan lebar pulsa yang dapat disesuaikan. Pada tahun 2018, para peneliti di Universitas Tokyo melaporkan laser semikonduktor gain-switched femtosecond, yang mewakili terobosan dalam hambatan 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 kisaran beberapa milijoule hingga beberapa joule, bergantung pada ukuran sistem. Pulsa pikodetik dan femtodetik berenergi sedang (umumnya di bawah 1 μJ) sebagian besar dihasilkan oleh laser dengan mode terkunci. Ada satu atau lebih pulsa ultrashort di 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 menunjukkan femtodetik disipatif soliton femtosecond dispersi normal penuh (ANDi).perangkat laser serat, yang sebagian besar dapat dibuat menggunakan komponen standar Thorlabs (serat, lensa, dudukan, dan tabel perpindahan).

Teknik pengosongan rongga dapat digunakan untukLaser Q-switcheduntuk mendapatkan pulsa yang lebih pendek dan laser dengan 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 sering dinyatakan dengan nilai lebar setengah tinggi (FWHM), yaitu lebar di mana daya optik setidaknya setengah daya puncak; Laser Q-switched menghasilkan pulsa pendek nanodetik
Laser dengan mode terkunci menghasilkan pulsa ultra-pendek (USP) dalam urutan 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 yang jauh, pulsa ultra-pendek dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor:

Dispersi dapat mengakibatkan pelebaran pulsa yang besar, namun dapat dikompresi ulang dengan dispersi sebaliknya. Diagram berikut menunjukkan bagaimana kompresor pulsa femtosecond Thorlabs mengkompensasi dispersi mikroskop.

Nonlinier umumnya tidak secara langsung mempengaruhi lebar pulsa, namun memperlebar bandwidth, membuat pulsa lebih rentan terhadap dispersi selama propagasi. Semua jenis serat, termasuk media penguatan 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 spektrumnya menjadi lebih sempit.