Uniekultrasnelle laserdeel één
Unieke eigenschappen van ultrasnellasers
De ultra-korte pulsduur van ultrasnelle lasers geeft deze systemen unieke eigenschappen die ze onderscheiden van lasers met een lange puls of continu-golf (CW). Om een dergelijke korte puls te genereren, is een brede spectrumbandbreedte vereist. De pulsvorm en centrale golflengte bepalen de minimale bandbreedte die nodig is om pulsen van een bepaalde duur te genereren. Meestal wordt deze relatie beschreven in termen van het tijd-bandbreedte product (TBP), dat is afgeleid van het onzekerheidsprincipe. De TBP van de Gaussiaanse puls wordt gegeven door de volgende formule: TbpgAussian = ΔτAν≈0.441
Δτ is de pulsduur en ΔV is de frequentiebandbreedte. In wezen laat de vergelijking zien dat er een omgekeerd verband bestaat tussen spectrumbandbreedte en pulsduur, wat betekent dat naarmate de duur van de puls afneemt, de bandbreedte die nodig is om die pulsstijgingen te genereren. Figuur 1 illustreert de minimale bandbreedte die nodig is om verschillende pulsduur te ondersteunen.
Figuur 1: Minimale spectrale bandbreedte die nodig is om te ondersteunenlaserpulsenvan 10 ps (groen), 500 FS (blauw) en 50 FS (rood)
De technische uitdagingen van ultrasnelle lasers
De brede spectrale bandbreedte, piekvermogen en korte pulsduur van ultrasnelle lasers moeten goed worden beheerd in uw systeem. Vaak is een van de eenvoudigste oplossingen voor deze uitdagingen de brede spectrumoutput van lasers. Als u in het verleden voornamelijk langere puls- of continu-golflasers hebt gebruikt, kan uw bestaande voorraad optische componenten mogelijk niet de volledige bandbreedte van ultrasnelle pulsen weerspiegelen of verzenden.
Laserschade drempel
Ultrasnelle optiek heeft ook aanzienlijk verschillende en moeilijker te navigeren drempels (LDT) in laserschade in vergelijking met meer conventionele laserbronnen. Wanneer optica worden voorziennanoseconde gepulseerde lasers, LDT-waarden zijn meestal in de volgorde van 5-10 J/cm2. Voor ultrasnelle optica zijn waarden van deze grootte praktisch ongehoord, omdat LDT -waarden eerder in de orde van <1 J/cm2 zijn, meestal dichter bij 0,3 J/cm2. De significante variatie van LDT -amplitude onder verschillende pulsduur is het resultaat van laserschade mechanisme op basis van pulsduur. Voor nanoseconde lasers of langergepulseerde lasers, Het belangrijkste mechanisme dat schade veroorzaakt, is thermische verwarming. De coating- en substraatmaterialen van deoptische apparatenabsorbeer de invallende fotonen en verwarm ze. Dit kan leiden tot vervorming van het kristalrooster van het materiaal. Thermische expansie, barsten, smelten en roosterstam zijn de gemeenschappelijke thermische schade mechanismen hiervanlaserbronnen.
Voor ultrasnelle lasers is de pulsduur zelf echter sneller dan de tijdschaal van warmteoverdracht van de laser naar het materiaalrooster, dus het thermische effect is niet de belangrijkste oorzaak van door laser geïnduceerde schade. In plaats daarvan transformeert het piekvermogen van de ultrasnelle laser het schade mechanisme in niet-lineaire processen zoals absorptie van multi-fotonen en ionisatie. Daarom is het niet mogelijk om eenvoudig de LDT -beoordeling van een nanoseconde -puls te beperken tot die van een ultrasnelle pols, omdat het fysieke schade mechanisme anders is. Daarom zal een optisch apparaat met een voldoende hoge LDT -rating onder dezelfde gebruiksomstandigheden (bijv. Golflengte, pulsduur en herhalingssnelheid) het beste optische apparaat voor uw specifieke toepassing zijn. Optica die onder verschillende omstandigheden wordt getest, zijn niet representatief voor de feitelijke prestaties van dezelfde optica in het systeem.
Figuur 1: Mechanismen van door laser geïnduceerde schade met verschillende pulsduur
Posttijd: jun-24-2024