Bagian laser ultracepat unik satu

Uniklaser sangat cepatBagian satu

Properti unik ultrafastsinar laser
Durasi pulsa yang sangat pendek dari laser yang sangat cepat memberikan sistem ini sifat unik yang membedakannya dari laser pulsa panjang atau gelombang kontinu (CW). Untuk menghasilkan pulsa yang begitu pendek, diperlukan lebar pita spektrum yang lebar. Bentuk pulsa dan panjang gelombang pusat menentukan lebar pita minimum yang diperlukan untuk menghasilkan pulsa dengan durasi tertentu. Biasanya, hubungan ini dijelaskan dalam bentuk produk waktu-lebar pita (TBP), yang diturunkan dari prinsip ketidakpastian. TBP pulsa Gaussian diberikan oleh rumus berikut:TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ adalah durasi pulsa dan Δv adalah lebar pita frekuensi. Intinya, persamaan tersebut menunjukkan bahwa ada hubungan terbalik antara lebar pita spektrum dan durasi pulsa, yang berarti bahwa seiring dengan berkurangnya durasi pulsa, lebar pita yang diperlukan untuk menghasilkan pulsa tersebut meningkat. Gambar 1 mengilustrasikan lebar pita minimum yang diperlukan untuk mendukung beberapa durasi pulsa yang berbeda.

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

Tantangan teknis laser ultracepat
Lebar pita spektral yang lebar, daya puncak, dan durasi pulsa pendek dari laser ultracepat harus dikelola dengan baik dalam sistem Anda. Sering kali, salah satu solusi paling sederhana untuk tantangan ini adalah keluaran spektrum laser yang luas. Jika Anda sebelumnya lebih banyak menggunakan laser pulsa yang lebih panjang atau laser gelombang kontinu, stok komponen optik Anda saat ini mungkin tidak dapat memantulkan atau mengirimkan lebar pita penuh pulsa ultracepat.

Ambang batas kerusakan laser
Optik ultracepat juga memiliki ambang batas kerusakan laser (LDT) yang jauh berbeda dan lebih sulit dinavigasi dibandingkan dengan sumber laser yang lebih konvensional. Ketika optik disediakan untuklaser berdenyut nanosecondNilai LDT biasanya berada pada kisaran 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 signifikan amplitudo LDT 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 substratperangkat optikmenyerap foton yang datang dan memanaskannya. Hal ini dapat menyebabkan distorsi kisi kristal material. Ekspansi termal, retak, pelelehan, dan regangan kisi adalah mekanisme kerusakan termal umum dari material ini.sumber laser.

Namun, untuk laser ultracepat, durasi pulsa itu sendiri lebih cepat daripada skala waktu perpindahan panas dari laser ke kisi material, sehingga efek termal bukanlah penyebab utama kerusakan yang disebabkan oleh laser. Sebaliknya, daya puncak laser ultracepat mengubah mekanisme kerusakan menjadi proses nonlinier seperti penyerapan dan ionisasi multi-foton. Inilah sebabnya mengapa tidak mungkin untuk hanya 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 yang berbeda tidak mewakili kinerja sebenarnya dari optik yang sama dalam sistem.

Gambar 1: Mekanisme kerusakan yang disebabkan oleh laser dengan durasi pulsa yang berbeda