Laser ultra cepat unik bagian kedua

Uniklaser ultra cepatbagian kedua

Dispersi dan penyebaran pulsa: Dispersi penundaan kelompok
Salah satu tantangan teknis paling sulit yang dihadapi saat menggunakan laser ultra cepat adalah mempertahankan durasi pulsa ultra-pendek yang awalnya dipancarkan oleh laser tersebut.laserPulsa ultra cepat sangat rentan terhadap distorsi waktu, yang membuat pulsa menjadi lebih panjang. Efek ini semakin buruk seiring dengan semakin pendeknya durasi pulsa awal. Meskipun laser ultra cepat dapat memancarkan pulsa dengan durasi 50 detik, pulsa tersebut dapat diperkuat dalam 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 tunda kelompok (GDD), juga dikenal sebagai dispersi orde kedua. Sebenarnya, ada juga istilah dispersi orde lebih tinggi yang dapat memengaruhi distribusi waktu pulsa laser ultra-cepat, tetapi dalam praktiknya, biasanya cukup hanya memeriksa efek GDD. 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 pulsa yang telah dikompresi dapat memberikan durasi pulsa yang lebih lama pada optik transmisi daripada pulsa yang dipancarkan olehsistem laserKomponen dengan frekuensi lebih rendah (yaitu, panjang gelombang lebih panjang) merambat lebih cepat daripada komponen dengan frekuensi lebih tinggi (yaitu, panjang gelombang lebih pendek). Saat pulsa melewati semakin banyak materi, panjang gelombang dalam pulsa akan terus memanjang semakin jauh dalam waktu. Untuk durasi pulsa yang lebih pendek, dan karenanya bandwidth yang lebih lebar, efek ini semakin diperbesar dan dapat mengakibatkan distorsi waktu pulsa yang signifikan.

Aplikasi laser ultra cepat
spektroskopi
Sejak munculnya sumber laser ultra cepat, spektroskopi telah menjadi salah satu bidang aplikasi 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 kuncinya adalah gerak atom, dan pengamatan gerak atom telah meningkatkan pemahaman ilmiah tentang proses fundamental seperti vibrasi molekuler, disosiasi molekuler, dan transfer energi dalam protein fotosintetik.

pencitraan biologis
Laser ultrafast berdaya puncak mendukung proses nonlinier dan meningkatkan resolusi untuk pencitraan biologis, seperti mikroskopi multi-foton. Dalam sistem multi-foton, untuk menghasilkan sinyal nonlinier dari medium 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 multi-foton juga mencegah fototoksisitas dan meminimalkan kerusakan pada sampel.

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

Pemrosesan material dengan laser
Sumber laser ultra cepat juga telah merevolusi pemesinan mikro laser dan pemrosesan material karena cara unik pulsa ultra pendek berinteraksi dengan material. Seperti yang disebutkan sebelumnya, ketika membahas LDT, durasi pulsa ultra cepat lebih cepat daripada skala waktu difusi panas ke dalam kisi material. Laser ultra cepat menghasilkan zona yang terpengaruh panas jauh lebih kecil daripadalaser pulsa nanodetik, sehingga menghasilkan kehilangan jaringan sayatan yang lebih rendah dan pemesinan yang lebih presisi. Prinsip ini juga berlaku untuk aplikasi medis, di mana peningkatan presisi pemotongan laser ultra-cepat membantu mengurangi kerusakan pada jaringan di sekitarnya dan meningkatkan pengalaman pasien selama operasi laser.

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