Laser ultra cepat unik bagian satu

Uniklaser ultra cepatbagian satu

Sifat unik dari ultra cepatlaser
Durasi pulsa ultra-pendek dari laser ultrafast memberikan sistem ini sifat unik yang membedakannya dari laser pulsa panjang atau gelombang kontinu (CW). Untuk menghasilkan pulsa sesingkat itu, diperlukan bandwidth spektrum yang lebar. Bentuk pulsa dan panjang gelombang pusat menentukan bandwidth minimum yang diperlukan untuk menghasilkan pulsa dengan durasi tertentu. Biasanya, hubungan ini dijelaskan dalam istilah produk waktu-bandwidth (TBP), yang diturunkan dari prinsip ketidakpastian. TBP dari pulsa Gaussian diberikan oleh rumus berikut: TBPGaussian = ΔτΔν ≈ 0,441
Δτ adalah durasi pulsa dan Δv adalah lebar pita frekuensi. Pada dasarnya, persamaan tersebut menunjukkan bahwa terdapat hubungan terbalik antara lebar pita spektrum dan durasi pulsa, artinya seiring dengan berkurangnya durasi pulsa, lebar pita yang dibutuhkan untuk menghasilkan pulsa tersebut akan meningkat. Gambar 1 mengilustrasikan lebar pita minimum yang dibutuhkan untuk mendukung beberapa durasi pulsa yang berbeda.

Gambar 1: Lebar pita spektral minimum yang diperlukan untuk mendukungpulsa laserdengan 10 ps (hijau), 500 fs (biru), dan 50 fs (merah)

Tantangan teknis laser ultra cepat
Lebar pita spektral yang luas, daya puncak, dan durasi pulsa yang singkat dari laser ultrafast harus dikelola dengan baik dalam sistem Anda. Seringkali, salah satu solusi paling sederhana untuk tantangan ini adalah keluaran spektrum yang luas dari laser. Jika Anda terutama menggunakan laser pulsa panjang atau laser gelombang kontinu di masa lalu, stok komponen optik yang Anda miliki mungkin tidak mampu memantulkan atau mengirimkan bandwidth penuh dari pulsa ultrafast.

Ambang batas kerusakan laser
Optik ultra cepat juga memiliki ambang batas kerusakan laser (LDT) yang jauh berbeda dan lebih sulit dinavigasi dibandingkan dengan sumber laser konvensional. Ketika optik disediakan untuklaser pulsa nanodetikNilai LDT biasanya berkisar antara 5-10 J/cm2. Untuk optik ultra cepat, nilai sebesar ini praktis tidak pernah terdengar, karena nilai LDT lebih cenderung berada pada kisaran <1 J/cm2, biasanya mendekati 0,3 J/cm2. Variasi signifikan amplitudo LDT di bawah durasi pulsa yang berbeda adalah hasil dari mekanisme kerusakan laser berdasarkan durasi pulsa. Untuk laser nanodetik atau lebih lamalaser berdenyut, mekanisme utama yang menyebabkan kerusakan adalah pemanasan termal. Bahan pelapis dan substrat dariperangkat optikBahan tersebut menyerap foton yang datang dan memanaskannya. Hal ini dapat menyebabkan distorsi pada kisi kristal material. Ekspansi termal, retak, peleburan, dan regangan kisi adalah mekanisme kerusakan termal umum pada bahan-bahan ini.sumber laser.

Namun, untuk laser ultra cepat, durasi pulsa itu sendiri lebih cepat daripada skala waktu perpindahan panas dari laser ke kisi material, sehingga efek termal bukanlah penyebab utama kerusakan akibat laser. Sebaliknya, daya puncak laser ultra cepat mengubah mekanisme kerusakan menjadi proses nonlinier seperti penyerapan multi-foton dan ionisasi. Inilah mengapa tidak mungkin untuk mempersempit peringkat LDT pulsa nanodetik menjadi peringkat pulsa ultra cepat, karena mekanisme fisik kerusakannya berbeda. Oleh karena itu, dalam kondisi penggunaan yang sama (misalnya, panjang gelombang, durasi pulsa, dan laju pengulangan), perangkat optik dengan peringkat LDT yang cukup tinggi akan menjadi perangkat optik terbaik untuk aplikasi spesifik Anda. Optik yang diuji dalam kondisi berbeda tidak mewakili kinerja sebenarnya dari optik yang sama dalam sistem.

Gambar 1: Mekanisme kerusakan akibat laser dengan durasi pulsa yang berbeda