Laser ultra cepat unik bagian dua

Uniklaser ultra cepatbagian kedua

Dispersi dan penyebaran pulsa: Dispersi penundaan grup
Salah satu tantangan teknis tersulit yang dihadapi saat menggunakan laser ultra cepat adalah mempertahankan durasi pulsa ultra pendek yang awalnya dipancarkan olehlaserPulsa ultra cepat sangat rentan terhadap distorsi waktu, yang membuatnya lebih panjang. Efek ini semakin parah seiring dengan berkurangnya durasi pulsa awal. Meskipun laser ultra cepat dapat memancarkan pulsa dengan durasi 50 detik, pulsa 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 dikuantifikasi menggunakan ukuran yang disebut dispersi tertunda grup (GDD), yang juga dikenal sebagai dispersi orde kedua. Sebenarnya, terdapat pula istilah dispersi orde lebih tinggi yang dapat memengaruhi distribusi waktu pulsa laser ultra-jauh, tetapi dalam praktiknya, biasanya cukup hanya dengan memeriksa efek GDD. GDD adalah nilai yang bergantung pada frekuensi dan berbanding lurus dengan ketebalan material tertentu. Optik transmisi seperti komponen lensa, jendela, dan lensa objektif biasanya memiliki nilai GDD positif, yang menunjukkan bahwa pulsa yang telah dikompresi dapat memberikan durasi pulsa yang lebih panjang pada optik transmisi dibandingkan pulsa yang dipancarkan olehsistem laserKomponen dengan frekuensi yang lebih rendah (yaitu, panjang gelombang yang lebih panjang) merambat lebih cepat daripada komponen dengan frekuensi yang lebih tinggi (yaitu, panjang gelombang yang lebih pendek). Seiring pulsa melewati semakin banyak materi, panjang gelombang dalam pulsa akan terus memanjang lebih jauh seiring waktu. Untuk durasi pulsa yang lebih pendek, dan dengan demikian bandwidth yang lebih lebar, efek ini semakin dibesar-besarkan dan dapat mengakibatkan distorsi waktu pulsa yang signifikan.

Aplikasi laser ultra cepat
spektroskopi
Sejak munculnya sumber laser ultracepat, spektroskopi telah menjadi salah satu area aplikasi utamanya. Dengan mengurangi durasi pulsa menjadi femtodetik atau bahkan attodetik, proses dinamis dalam fisika, kimia, dan biologi yang sebelumnya mustahil diamati kini dapat dicapai. Salah satu proses kuncinya adalah gerak atom, dan pengamatan gerak atom telah meningkatkan pemahaman ilmiah tentang proses-proses fundamental seperti vibrasi molekul, disosiasi molekul, dan transfer energi dalam protein fotosintesis.

pencitraan biologis
Laser ultracepat berdaya puncak mendukung proses nonlinier dan meningkatkan resolusi untuk pencitraan biologis, seperti mikroskopi multifoton. Dalam sistem multifoton, untuk menghasilkan sinyal nonlinier dari medium biologis atau target fluoresensi, 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 sinar dalam percobaan mikroskop multi-foton

Pemrosesan material laser
Sumber laser ultracepat juga telah merevolusi mikromesin laser dan pemrosesan material berkat cara unik pulsa ultrapendek berinteraksi dengan material. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, ketika membahas LDT, durasi pulsa ultracepat lebih cepat daripada skala waktu difusi panas ke dalam kisi material. Laser ultracepat menghasilkan zona terpengaruh panas yang jauh lebih kecil daripadalaser 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 ultra-jauh membantu mengurangi kerusakan jaringan di sekitarnya dan meningkatkan pengalaman pasien selama operasi laser.

Pulsa attodetik: masa depan laser ultra cepat
Seiring dengan terus berkembangnya penelitian laser ultracepat, sumber cahaya baru dan lebih baik dengan durasi pulsa yang lebih pendek sedang dikembangkan. Untuk mendapatkan wawasan tentang proses fisika yang lebih cepat, banyak peneliti berfokus pada pembangkitan pulsa attodetik – sekitar 10-18 detik dalam rentang panjang gelombang ultraviolet ekstrem (XUV). Pulsa attodetik memungkinkan pelacakan gerak 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 memasuki tahap manufaktur, seperti yang telah terjadi pada femtodetik dan pikodetik.sumber laser.