Overzicht vangepulseerde lasers
De meest directe manier om te genererenlaserpulsen is het toevoegen van een modulator aan de buitenkant van de continue laser. Deze methode kan de snelste picosecondepuls produceren, hoewel eenvoudig, maar de verspilling van lichtenergie en piekvermogen kan het continue lichtvermogen niet overschrijden. Daarom is een efficiëntere manier om laserpulsen te genereren het moduleren in de laserholte, waarbij energie wordt opgeslagen op de uit-tijd van de pulstrein en deze wordt vrijgegeven op de aan-tijd. De vier gebruikelijke technieken die worden gebruikt om pulsen te genereren door middel van laserholtemodulatie zijn versterkingsschakeling, Q-schakeling (verliesschakeling), lediging van de holte en modusvergrendeling.
De versterkingsschakelaar genereert korte pulsen door het pompvermogen te moduleren. Halfgeleiderversterkingslasers kunnen bijvoorbeeld door stroommodulatie pulsen genereren van enkele nanoseconden tot honderd picoseconden. Hoewel de pulsenergie laag is, is deze methode zeer flexibel, zoals het verschaffen van een instelbare herhalingsfrequentie en pulsbreedte. In 2018 rapporteerden onderzoekers van de Universiteit van Tokio een femtoseconde gain-switched halfgeleiderlaser, die een doorbraak betekende in een technisch knelpunt dat al veertig jaar bestaat.
Sterke pulsen van nanoseconden worden over het algemeen gegenereerd door Q-geschakelde lasers, die in verschillende rondreizen in de holte worden uitgezonden, en de pulsenergie ligt in het bereik van enkele millijoules tot enkele joules, afhankelijk van de grootte van het systeem. Picoseconde- en femtosecondepulsen met gemiddelde energie (doorgaans minder dan 1 μJ) worden voornamelijk gegenereerd door mode-locked lasers. Er zijn een of meer ultrakorte pulsen in de laserresonator die continu ronddraaien. Elke intracavitaire puls zendt een puls uit via de uitgangskoppelingsspiegel, en de frequentie ligt doorgaans tussen 10 MHz en 100 GHz. De onderstaande figuur toont een volledig normale dispersie (ANDi) dissipatieve soliton femtosecondefiberlaserapparaat, waarvan de meeste kunnen worden gebouwd met behulp van de standaardcomponenten van Thorlabs (vezel, lens, montage- en verplaatsingstafel).
Hiervoor kan de techniek voor het legen van holtes worden gebruiktQ-geschakelde lasersom kortere pulsen te verkrijgen en mode-locked lasers om de pulsenergie met een lagere frequentie te verhogen.
Tijddomein- en frequentiedomeinpulsen
De lineaire vorm van de puls in de tijd is over het algemeen relatief eenvoudig en kan worden uitgedrukt door Gaussische en sech²-functies. De pulstijd (ook bekend als pulsbreedte) wordt meestal uitgedrukt door de waarde van de halve hoogtebreedte (FWHM), dat wil zeggen de breedte waarover het optische vermogen ten minste de helft van het piekvermogen bedraagt; Q-switched laser genereert korte pulsen van nanoseconden
Mode-locked lasers produceren ultrakorte pulsen (USP) in de orde van tientallen picoseconden tot femtoseconden. Hogesnelheidselektronica kan slechts tientallen picoseconden meten, en kortere pulsen kunnen alleen worden gemeten met puur optische technologieën zoals autocorrelators, FROG en SPIDER. Terwijl pulsen van nanoseconden of langere pulsen nauwelijks van pulsbreedte veranderen terwijl ze reizen, kunnen ultrakorte pulsen, zelfs over lange afstanden, door een verscheidenheid aan factoren worden beïnvloed:
Dispersie kan resulteren in een grote pulsverbreding, maar kan opnieuw worden gecomprimeerd met de tegenovergestelde spreiding. Het volgende diagram laat zien hoe de Thorlabs femtoseconde-pulscompressor de microscoopdispersie compenseert.
Niet-lineariteit heeft over het algemeen geen directe invloed op de pulsbreedte, maar vergroot de bandbreedte, waardoor de puls gevoeliger wordt voor verspreiding tijdens de voortplanting. Elk type vezel, inclusief andere versterkingsmedia met beperkte bandbreedte, kan de vorm van de bandbreedte of ultrakorte puls beïnvloeden, en een afname van de bandbreedte kan leiden tot een vergroting van de tijd; Er zijn ook gevallen waarin de pulsbreedte van de sterk getjilpte puls korter wordt naarmate het spectrum smaller wordt.
Posttijd: 05-feb-2024