Laser Ultrafast Unik Bagian Dua

UnikLaser UltrafastBagian Dua

Penyebaran dan Penyebaran Nadi: Dispersi Penundaan Kelompok
Salah satu tantangan teknis paling sulit yang dihadapi saat menggunakan laser ultrafast adalah mempertahankan durasi pulsa ultra-pendek yang awalnya dipancarkan olehlaser. Pulsa ultrafast sangat rentan terhadap distorsi waktu, yang membuat pulsa lebih lama. Efek ini menjadi lebih buruk karena durasi pulsa awal diperpendek. Sementara laser ultrafast dapat memancarkan pulsa dengan durasi 50 detik, mereka dapat diamplifikasi dalam waktu dengan menggunakan cermin dan lensa untuk mengirimkan pulsa ke lokasi target, atau bahkan hanya mentransmisikan pulsa melalui udara.

Distorsi waktu ini dikuantifikasi menggunakan ukuran yang disebut grup tertunda dispersi (GDD), juga dikenal sebagai dispersi orde kedua. Faktanya, ada juga istilah dispersi tingkat tinggi yang dapat mempengaruhi distribusi waktu pulsa ultrafart-laser, tetapi dalam praktiknya, biasanya cukup hanya untuk memeriksa efek GDD. GDD adalah nilai yang bergantung pada frekuensi yang sebanding secara linear dengan ketebalan bahan yang diberikan. Optik transmisi seperti lensa, jendela, dan komponen objektif biasanya memiliki nilai GDD positif, yang menunjukkan bahwa sekali pulsa terkompresi dapat memberikan optik transmisi durasi pulsa yang lebih lama daripada yang dipancarkan oleh olehSistem Laser. Komponen 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). Ketika pulsa melewati semakin banyak materi, panjang gelombang dalam pulsa akan terus meluas lebih jauh dan lebih jauh dalam waktu. Untuk durasi pulsa yang lebih pendek, dan karenanya bandwidth yang lebih luas, efek ini lebih dilebih -lebihkan dan dapat menghasilkan distorsi waktu pulsa yang signifikan.

Aplikasi Laser Ultrafast
spektroskopi
Sejak munculnya sumber laser ultrafast, spektroskopi telah menjadi salah satu area aplikasi utama mereka. Dengan mengurangi durasi pulsa menjadi femtoseconds atau bahkan attoseconds, proses dinamis dalam fisika, kimia dan biologi yang secara historis tidak mungkin untuk diamati sekarang dapat dicapai. Salah satu proses utama adalah gerakan atom, dan pengamatan gerakan atom telah meningkatkan pemahaman ilmiah tentang proses mendasar seperti getaran molekuler, disosiasi molekuler dan transfer energi dalam protein fotosintesis.

Bioimaging
Laser ultrafast daya 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 studi wabah dari proses foton tunggal. Latar belakang sinyal yang disederhanakan diilustrasikan. Wilayah eksitasi yang lebih kecil dari mikroskop multiphoton juga mencegah fototoksisitas dan meminimalkan kerusakan pada sampel.

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

Pemrosesan Bahan Laser
Sumber laser ultrafast juga telah merevolusi laser micromachining dan pemrosesan material karena cara unik yang berinteraksi dengan pulsa ultrashort dengan bahan. Seperti yang disebutkan sebelumnya, ketika membahas LDT, durasi pulsa ultrafast lebih cepat dari skala waktu difusi panas ke dalam kisi material. Laser ultrafast menghasilkan zona yang jauh lebih kecil daripadaLaser berdenyut nanosecond, mengakibatkan kerugian sayatan yang lebih rendah dan pemesinan yang lebih tepat. Prinsip ini juga berlaku untuk aplikasi medis, di mana peningkatan ketepatan pemotongan ultrafart-laser membantu mengurangi kerusakan pada jaringan di sekitarnya dan meningkatkan pengalaman pasien selama operasi laser.

Pulsa Attosecond: Masa Depan Laser Ultrafast
Ketika penelitian terus memajukan laser ultrafast, sumber cahaya baru dan lebih baik dengan durasi pulsa yang lebih pendek sedang dikembangkan. Untuk mendapatkan wawasan tentang proses fisik yang lebih cepat, banyak peneliti fokus pada generasi pulsa attosecond-sekitar 10-18 detik dalam rentang panjang gelombang Ultraviolet (XUV) ekstrem. Pulsa attosecond memungkinkan pelacakan gerakan elektron dan meningkatkan pemahaman kita tentang struktur elektronik dan mekanika kuantum. Sementara integrasi laser XUV attosecond ke dalam proses industri belum membuat kemajuan yang signifikan, penelitian yang sedang berlangsung dan kemajuan di lapangan hampir pasti akan mendorong teknologi ini keluar dari laboratorium dan menjadi manufaktur, seperti yang telah terjadi dengan femtosecond dan picosecondSumber Laser.