Gambaran umum laser berdenyut

Gambaran umum tentanglaser berdenyut

Cara paling langsung untuk menghasilkanlaserSalah satu cara menghasilkan pulsa laser adalah dengan menambahkan modulator di bagian luar laser kontinu. Metode ini dapat menghasilkan pulsa picosecond tercepat, meskipun sederhana, tetapi membuang 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 dalam rongga laser, menyimpan energi pada waktu mati rangkaian pulsa dan melepaskannya pada waktu hidup. Empat teknik umum yang digunakan untuk menghasilkan pulsa melalui modulasi rongga laser adalah pengalihan penguatan (gain switching), pengalihan Q (pengalihan kerugian/loss switching), pengosongan rongga (cavity emptying), dan penguncian mode (mode-locking).

Saklar penguatan menghasilkan pulsa pendek dengan memodulasi daya pompa. Misalnya, laser semikonduktor yang diaktifkan penguatan dapat menghasilkan pulsa dari beberapa nanodetik hingga ratusan pikodetik dengan modulasi arus. Meskipun energi pulsa 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 yang diaktifkan penguatan femtodetik, yang merupakan terobosan dalam hambatan teknologi 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, 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 ultrasingkat di dalam resonator laser yang berputar terus menerus. Setiap pulsa intrakavitas mengirimkan pulsa melalui cermin kopling keluaran, dan frekuensinya umumnya antara 10 MHz dan 100 GHz. Gambar di bawah menunjukkan pulsa femtodetik soliton disipatif dispersi normal penuh (ANDi).perangkat laser seratSebagian besar di antaranya dapat dibangun menggunakan komponen standar Thorlabs (serat optik, lensa, dudukan, dan meja geser).

Teknik pengosongan rongga dapat digunakan untukLaser Q-switcheduntuk mendapatkan pulsa yang lebih pendek dan laser mode-locked 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. Sementara pulsa nanodetik atau lebih panjang hampir tidak mengubah lebar pulsanya saat merambat, bahkan pada jarak yang jauh, pulsa ultra-pendek dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor:

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

Nonlinieritas umumnya tidak secara langsung memengaruhi lebar pulsa, tetapi memperlebar bandwidth, membuat pulsa lebih rentan terhadap dispersi selama perambatan. Semua jenis serat, termasuk media penguatan lain dengan bandwidth terbatas, dapat memengaruhi bentuk bandwidth atau pulsa ultra-pendek, dan penurunan bandwidth dapat menyebabkan pelebaran seiring waktu; ada juga kasus di mana lebar pulsa dari pulsa yang sangat terchirp menjadi lebih pendek ketika spektrum menjadi lebih sempit.