Laser UltraFast Unik Bagian Satu

UnikLaser UltrafastBagian Satu

Sifat unik Ultrafastlaser
Durasi pulsa ultra-pendek dari laser ultrafast memberikan sistem ini sifat-sifat unik yang membedakannya dari laser panjang-pulsa atau gelombang kontinu (CW). Untuk menghasilkan denyut nadi pendek, diperlukan bandwidth spektrum lebar. Bentuk pulsa dan panjang gelombang pusat menentukan bandwidth minimum yang diperlukan untuk menghasilkan pulsa dari durasi tertentu. Biasanya, hubungan ini dijelaskan dalam hal produk bandwidth waktu (TBP), yang berasal dari prinsip ketidakpastian. TBP denyut nadi Gaussian diberikan oleh rumus berikut: tbpgausia = ΔτΔν≈0.441
Δτ adalah durasi pulsa dan ΔV adalah bandwidth frekuensi. Intinya, persamaan menunjukkan bahwa ada hubungan terbalik antara bandwidth spektrum dan durasi pulsa, yang berarti bahwa seiring durasi pulsa berkurang, bandwidth yang diperlukan untuk menghasilkan pulsa meningkat. Gambar 1 menggambarkan bandwidth minimum yang diperlukan untuk mendukung beberapa durasi pulsa yang berbeda.

Gambar 1: Bandwidth spektral minimum yang diperlukan untuk mendukungpulsa laser10 ps (hijau), 500 fs (biru), dan 50 fs (merah)

Tantangan teknis laser ultrafast
Bandwidth spektral yang luas, daya puncak, dan durasi pulsa pendek dari laser ultrafast harus dikelola dengan benar dalam sistem Anda. Seringkali, salah satu solusi paling sederhana untuk tantangan ini adalah output spektrum luas dari laser. Jika Anda terutama menggunakan pulsa yang lebih panjang atau laser gelombang kontinu di masa lalu, stok komponen optik Anda yang ada mungkin tidak dapat mencerminkan atau mengirimkan bandwidth penuh pulsa ultrafast.

Ambang kerusakan laser
Optik Ultrafast juga memiliki batasan kerusakan laser (LDT) yang lebih berbeda dan lebih sulit dibandingkan dengan sumber laser yang lebih konvensional. Saat optik disediakanLaser berdenyut nanosecond, Nilai LDT biasanya dalam urutan 5-10 J/cm2. Untuk optik ultrafast, nilai -nilai sebesar ini secara praktis tidak pernah terdengar, karena nilai LDT lebih cenderung berada di urutan <1 j/cm2, biasanya lebih dekat dengan 0,3 J/cm2. Variasi signifikan dari amplitudo LDT di bawah durasi pulsa yang berbeda adalah hasil dari mekanisme kerusakan laser berdasarkan durasi pulsa. Untuk laser nanosecond atau lebih lamaLaser berdenyut, mekanisme utama yang menyebabkan kerusakan adalah pemanasan termal. Bahan lapisan dan substrat dariperangkat optikmenyerap foton kejadian dan panaskan. Ini dapat menyebabkan distorsi kisi kristal material. Ekspansi termal, retak, meleleh dan regangan kisi adalah mekanisme kerusakan termal yang umumSumber Laser.

Namun, untuk laser ultrafast, durasi pulsa itu sendiri lebih cepat dari skala waktu perpindahan panas dari laser ke kisi material, sehingga efek termal bukan penyebab utama kerusakan yang diinduksi laser. Sebaliknya, daya puncak laser ultrafast mengubah mekanisme kerusakan menjadi proses nonlinier seperti penyerapan multi-foton dan ionisasi. Inilah sebabnya mengapa tidak mungkin untuk hanya mempersempit peringkat LDT dari pulsa nanosecond dengan denyut nadi yang sangat ultrafast, karena mekanisme fisik kerusakan 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 aktual dari optik yang sama dalam sistem.

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