Uniekultrasnelle laserdeel één
Unieke eigenschappen van ultrasnellelasers
De ultrakorte pulsduur van ultrasnelle lasers geeft deze systemen unieke eigenschappen die ze onderscheiden van lasers met een lange puls of continugolf (CW). Om zo'n korte puls te genereren, is een breedspectrumbandbreedte vereist. De pulsvorm en centrale golflengte bepalen de minimale bandbreedte die nodig is om pulsen van een bepaalde duur te genereren. Deze relatie wordt doorgaans beschreven met behulp van het tijd-bandbreedteproduct (TBP), dat is afgeleid van het onzekerheidsprincipe. De TBP van de Gaussische puls wordt gegeven door de volgende formule: TBP, Gaussisch = ΔτΔν≈0,441
Δτ is de pulsduur en Δv is de frequentiebandbreedte. In essentie laat de vergelijking zien dat er een omgekeerde relatie bestaat tussen de spectrumbandbreedte en de pulsduur. Dit betekent dat naarmate de duur van de puls afneemt, de bandbreedte die nodig is om die puls te genereren, toeneemt. Figuur 1 illustreert de minimale bandbreedte die nodig is om verschillende pulsduren te ondersteunen.
Figuur 1: Minimale spectrale bandbreedte die nodig is omlaserpulsenvan 10 ps (groen), 500 fs (blauw) en 50 fs (rood)
De technische uitdagingen van ultrakorte lasers
De brede spectrale bandbreedte, het piekvermogen en de korte pulsduur van ultrasnelle lasers moeten goed beheerd worden in uw systeem. Een van de eenvoudigste oplossingen voor deze uitdagingen is vaak de breedspectrumoutput van lasers. Als u in het verleden voornamelijk lasers met langere pulsen of continugolflasers hebt gebruikt, is uw bestaande voorraad optische componenten mogelijk niet in staat om de volledige bandbreedte van ultrasnelle pulsen te reflecteren of door te geven.
Laserschade drempel
Ultrasnelle optica heeft ook aanzienlijk andere en moeilijker te navigeren laserschadedrempels (LDT) vergeleken met conventionelere laserbronnen. Wanneer optica wordt geleverd voornanoseconde gepulste lasersLDT-waarden liggen meestal in de orde van 5-10 J/cm². Voor ultrasnelle optica zijn waarden van deze omvang vrijwel ongehoord, aangezien LDT-waarden eerder in de orde van <1 J/cm² liggen, meestal dichter bij 0,3 J/cm². De significante variatie in LDT-amplitude bij verschillende pulsduren is het gevolg van een laserschademechanisme gebaseerd op pulsduren. Voor nanosecondelasers of langergepulste lasersHet belangrijkste mechanisme dat schade veroorzaakt, is thermische verhitting. De coating- en substraatmaterialen van deoptische apparatenAbsorberen de invallende fotonen en verwarmen ze. Dit kan leiden tot vervorming van het kristalrooster van het materiaal. Thermische uitzetting, scheuren, smelten en roosterspanning zijn de meest voorkomende thermische schademechanismen van deze materialen.laserbronnen.
Bij ultrasnelle lasers is de pulsduur echter sneller dan de tijdschaal van warmteoverdracht van de laser naar het materiaalrooster, waardoor het thermische effect niet de belangrijkste oorzaak is van door de laser veroorzaakte schade. In plaats daarvan transformeert het piekvermogen van de ultrasnelle laser het schademechanisme in niet-lineaire processen zoals multifotonabsorptie en ionisatie. Daarom is het niet mogelijk om de LDT-waarde van een nanosecondepuls simpelweg te beperken tot die van een ultrasnelle puls, omdat het fysieke schademechanisme anders is. Daarom zal een optisch apparaat met een voldoende hoge LDT-waarde onder dezelfde gebruiksomstandigheden (bijv. golflengte, pulsduur en herhalingsfrequentie) het beste optische apparaat zijn voor uw specifieke toepassing. Optica die onder verschillende omstandigheden wordt getest, is niet representatief voor de daadwerkelijke prestaties van dezelfde optica in het systeem.
Figuur 1: Mechanismen van lasergeïnduceerde schade met verschillende pulsduren
Plaatsingstijd: 24 juni 2024