Laser ultracepat yang unik bagian kedua

Uniklaser ultra cepatbagian kedua

Dispersi dan penyebaran pulsa: Dispersi penundaan kelompok
Salah satu tantangan teknis tersulit yang dihadapi saat menggunakan laser ultracepat adalah mempertahankan durasi pulsa ultra-pendek yang awalnya dipancarkan oleh laser.laser. Pulsa ultracepat sangat rentan terhadap distorsi waktu, yang membuat pulsa menjadi lebih lama. Efek ini menjadi lebih buruk seiring dengan memendeknya durasi denyut awal. Meskipun laser ultracepat dapat memancarkan pulsa dengan durasi 50 detik, laser tersebut dapat diperkuat seiring waktu dengan menggunakan cermin dan lensa untuk mengirimkan pulsa ke lokasi target, atau bahkan hanya mengirimkan pulsa melalui udara.

Distorsi waktu ini diukur menggunakan ukuran yang disebut dispersi tertunda kelompok (GDD), yang juga dikenal sebagai dispersi orde kedua. Faktanya, ada juga istilah dispersi tingkat tinggi yang dapat mempengaruhi distribusi waktu pulsa laser ultrafart, namun dalam praktiknya, biasanya cukup dengan menguji efek GDD saja. GDD adalah nilai yang bergantung pada frekuensi yang berbanding lurus dengan ketebalan material tertentu. Optik transmisi seperti lensa, jendela, dan komponen objektif biasanya memiliki nilai GDD positif, yang menunjukkan bahwa sekali pulsa dikompresi dapat memberikan durasi pulsa yang lebih lama pada optik transmisi dibandingkan dengan yang dipancarkan oleh optik transmisi.sistem laser. Komponen dengan frekuensi lebih rendah (misalnya panjang gelombang lebih panjang) merambat lebih cepat dibandingkan komponen dengan frekuensi lebih tinggi (misalnya panjang gelombang lebih pendek). Saat pulsa melewati lebih banyak materi, panjang gelombang dalam pulsa akan terus memanjang seiring berjalannya waktu. Untuk durasi pulsa yang lebih pendek, dan oleh karena itu bandwidthnya lebih lebar, efek ini semakin dibesar-besarkan dan dapat mengakibatkan distorsi waktu pulsa yang signifikan.

Aplikasi laser ultracepat
spektroskopi
Sejak munculnya sumber laser ultracepat, spektroskopi telah menjadi salah satu bidang penerapan utamanya. Dengan mengurangi durasi pulsa menjadi femtodetik atau bahkan attodetik, proses dinamis dalam fisika, kimia, dan biologi yang secara historis tidak mungkin diamati kini dapat dicapai. Salah satu proses utamanya adalah gerak atom, dan pengamatan gerak atom telah meningkatkan pemahaman ilmiah tentang proses mendasar seperti getaran molekul, disosiasi molekul, dan transfer energi dalam protein fotosintetik.

bioimaging
Laser ultracepat berkekuatan puncak mendukung proses nonlinier dan meningkatkan resolusi untuk pencitraan biologis, seperti mikroskop multi-foton. Dalam sistem multi-foton, untuk menghasilkan sinyal nonlinier dari media biologis atau target fluoresen, dua foton harus tumpang tindih dalam ruang dan waktu. Mekanisme nonlinier ini meningkatkan resolusi pencitraan dengan secara signifikan mengurangi sinyal fluoresensi latar belakang yang mengganggu studi proses foton tunggal. Latar belakang sinyal yang disederhanakan diilustrasikan. Daerah eksitasi yang lebih kecil pada mikroskop multifoton juga mencegah fototoksisitas dan meminimalkan kerusakan pada sampel.

Gambar 1: Contoh diagram jalur berkas dalam percobaan mikroskop multi-foton

Pemrosesan bahan laser
Sumber laser ultracepat juga telah merevolusi pemesinan mikro laser dan pemrosesan material karena cara unik pulsa ultrashort berinteraksi dengan material. Seperti disebutkan sebelumnya, ketika membahas LDT, durasi pulsa ultracepat lebih cepat daripada skala waktu difusi panas ke dalam kisi material. Laser ultracepat menghasilkan zona yang terkena dampak panas jauh lebih kecil dibandingkanlaser berdenyut nanodetik, menghasilkan kerugian sayatan yang lebih rendah dan pemesinan yang lebih presisi. Prinsip ini juga berlaku untuk aplikasi medis, di mana peningkatan presisi pemotongan laser ultrafart membantu mengurangi kerusakan jaringan di sekitarnya dan meningkatkan pengalaman pasien selama operasi laser.

Pulsa Attosecond: masa depan laser ultracepat
Ketika penelitian terus memajukan laser ultracepat, sumber cahaya baru dan lebih baik dengan durasi pulsa lebih pendek sedang dikembangkan. Untuk mendapatkan wawasan tentang proses fisik yang lebih cepat, banyak peneliti berfokus pada pembangkitan pulsa attodetik – sekitar 10-18 detik dalam rentang panjang gelombang ultraviolet ekstrim (XUV). Pulsa Attosecond memungkinkan pelacakan pergerakan elektron dan meningkatkan pemahaman kita tentang struktur elektronik dan mekanika kuantum. Meskipun integrasi laser attodetik XUV ke dalam proses industri belum mencapai kemajuan yang signifikan, penelitian dan kemajuan yang sedang berlangsung di bidang ini hampir pasti akan mendorong teknologi ini keluar dari laboratorium dan masuk ke bidang manufaktur, seperti yang terjadi pada femtosecond dan picosecond.sumber laser.