Laser ultracepat yang unik bagian pertama

Uniklaser ultra cepatbagian satu

Sifat unik dari ultrafastlaser
Durasi pulsa ultrapendek dari laser ultracepat memberi sistem ini sifat unik yang membedakannya dari laser pulsa panjang atau gelombang kontinu (CW). Untuk menghasilkan pulsa sesingkat itu, diperlukan bandwidth spektrum yang luas. Bentuk pulsa dan panjang gelombang pusat menentukan bandwidth minimum yang diperlukan untuk menghasilkan pulsa dengan durasi tertentu. Biasanya, hubungan ini digambarkan dalam bentuk produk bandwidth-waktu (TBP), yang diturunkan dari prinsip ketidakpastian. TBP pulsa Gaussian diberikan dengan rumus berikut :TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ adalah durasi pulsa dan Δv adalah bandwidth frekuensi. Intinya, persamaan tersebut menunjukkan bahwa terdapat hubungan terbalik antara bandwidth spektrum dan durasi pulsa, yang berarti bahwa seiring dengan berkurangnya durasi pulsa, bandwidth yang diperlukan untuk menghasilkan pulsa tersebut meningkat. Gambar 1 mengilustrasikan bandwidth minimum yang diperlukan untuk mendukung beberapa durasi pulsa yang berbeda.

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

Tantangan teknis laser ultracepat
Bandwidth spektral yang lebar, daya puncak, dan durasi pulsa pendek dari laser ultracepat harus dikelola dengan baik di sistem Anda. Seringkali, salah satu solusi paling sederhana untuk tantangan ini adalah keluaran laser berspektrum luas. Jika Anda pernah menggunakan laser pulsa yang lebih panjang atau laser gelombang kontinu di masa lalu, stok komponen optik Anda yang ada mungkin tidak dapat memantulkan atau mengirimkan bandwidth pulsa ultracepat secara penuh.

Ambang batas kerusakan laser
Optik ultracepat juga memiliki ambang kerusakan laser (LDT) yang sangat berbeda dan lebih sulit dinavigasi dibandingkan dengan sumber laser konvensional. Ketika optik disediakanlaser berdenyut nanodetik, Nilai LDT biasanya berkisar antara 5-10 J/cm2. Untuk optik ultracepat, nilai sebesar ini hampir tidak pernah terdengar, karena nilai LDT cenderung berada pada kisaran <1 J/cm2, biasanya mendekati 0,3 J/cm2. Variasi amplitudo LDT yang signifikan pada durasi pulsa yang berbeda merupakan hasil 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 optikmenyerap foton datang dan memanaskannya. Hal ini dapat menyebabkan distorsi kisi kristal material. Ekspansi termal, retak, peleburan, dan regangan kisi adalah mekanisme kerusakan termal yang umum terjadisumber laser.

Namun, untuk laser ultracepat, durasi denyutnya sendiri lebih cepat dibandingkan skala waktu perpindahan panas dari laser ke kisi material, sehingga efek termal bukanlah penyebab utama kerusakan akibat laser. Sebaliknya, kekuatan puncak laser ultracepat mengubah mekanisme kerusakan menjadi proses nonlinier seperti penyerapan multi-foton dan ionisasi. Inilah sebabnya mengapa tidak mungkin mempersempit peringkat LDT dari pulsa nanodetik menjadi pulsa ultracepat, 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 aktual optik yang sama dalam sistem.

Gambar 1: Mekanisme kerusakan akibat laser dengan durasi pulsa berbeda