Overzicht vangepulste 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 verspilt lichtenergie en het piekvermogen kan het continue lichtvermogen niet overschrijden. Een efficiëntere manier om laserpulsen te genereren is daarom om te moduleren in de lasercaviteit, waarbij energie wordt opgeslagen tijdens de off-time van de pulstrein en weer wordt vrijgegeven tijdens de on-time. De vier meest gebruikte technieken om pulsen te genereren door middel van modulatie van de lasercaviteit zijn gain switching, Q-switching (loss switching), caviteit leegmaken en mode-locking.
De versterkingsschakelaar genereert korte pulsen door het pompvermogen te moduleren. Zo kunnen halfgeleiderlasers met versterkingsschakeling pulsen genereren van enkele nanoseconden tot honderd picoseconden door middel van stroommodulatie. Hoewel de pulsenergie laag is, is deze methode zeer flexibel, met onder andere een instelbare herhalingsfrequentie en pulsbreedte. In 2018 rapporteerden onderzoekers van de Universiteit van Tokio een halfgeleiderlaser met een versterkingsschakeling van femtoseconden, wat een doorbraak betekende in een technisch knelpunt dat al 40 jaar aan de gang was.
Sterke nanosecondepulsen worden over het algemeen gegenereerd door Q-geschakelde lasers, die in meerdere ronden door de holte worden uitgezonden. 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 (meestal minder dan 1 μJ) worden voornamelijk gegenereerd door mode-locked lasers. Er zijn een of meer ultrakorte pulsen in de laserresonator die continu cyclisch zijn. Elke intracavitaire puls zendt een puls uit door de uitgangskoppelingsspiegel en de frequentie ligt over het algemeen tussen 10 MHz en 100 GHz. De onderstaande afbeelding toont een volledig normale dispersie (ANDi) dissipatieve solitonfemtoseconde.vezellaserapparaat, waarvan de meeste kunnen worden gebouwd met behulp van de standaardcomponenten van Thorlabs (vezel, lens, vatting en verplaatsingstafel).
De techniek voor het leegmaken van de holte kan worden gebruikt voor:Q-geschakelde lasersom kortere pulsen en mode-locked lasers te verkrijgen om de pulsenergie te verhogen bij een lagere frequentie.
Tijddomein- en frequentiedomeinpulsen
De lineaire vorm van de puls met de tijd is over het algemeen relatief eenvoudig en kan worden uitgedrukt met Gaussische en sech²-functies. De pulstijd (ook wel pulsbreedte genoemd) wordt meestal uitgedrukt met de halve hoogte (FWHM), dat wil zeggen de breedte waarover het optische vermogen ten minste de helft van het piekvermogen bedraagt; Q-switched lasers genereren nanoseconde korte pulsen door
Mode-locked lasers produceren ultrakorte pulsen (USP) in de orde van tientallen picoseconden tot femtoseconden. Snelle elektronica kan slechts tientallen picoseconden meten, en kortere pulsen kunnen alleen worden gemeten met puur optische technologieën zoals autocorrelatoren, FROG en SPIDER. Hoewel nanoseconde- of langere pulsen nauwelijks van pulsbreedte veranderen tijdens hun reis, zelfs over lange afstanden, kunnen ultrakorte pulsen door verschillende factoren worden beïnvloed:
Dispersie kan resulteren in een grote pulsverbreding, maar kan worden gecomprimeerd met de tegenovergestelde dispersie. 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 wel de bandbreedte, waardoor de puls gevoeliger wordt voor dispersie tijdens de voortplanting. Elk type vezel, inclusief andere versterkingsmedia met een beperkte bandbreedte, kan de vorm van de bandbreedte of ultrakorte puls beïnvloeden, en een afname van de bandbreedte kan leiden tot een verbreding in de tijd. Er zijn ook gevallen waarin de pulsbreedte van de sterk getjirpte puls korter wordt naarmate het spectrum smaller wordt.
Plaatsingstijd: 5 februari 2024