Uniekultrasnelle laserdeel één
Unieke eigenschappen van ultrasnellasers
De ultrakorte pulsduur van ultrasnelle lasers geeft deze systemen unieke eigenschappen die ze onderscheiden van lasers met lange puls of continue golf (CW). Om zo'n korte puls te genereren is een brede spectrumbandbreedte nodig. 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-bandbreedteproduct (TBP), dat is afgeleid van het onzekerheidsprincipe. De TBP van de Gaussische puls wordt gegeven door de volgende formule:TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ is de pulsduur en Δv is de frequentiebandbreedte. In wezen laat de vergelijking zien dat er een omgekeerde relatie bestaat tussen spectrumbandbreedte en pulsduur, wat 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 pulsduur te ondersteunen.
Figuur 1: Minimale spectrale bandbreedte vereist voor ondersteuninglaserpulsenvan 10 ps (groen), 500 fs (blauw) en 50 fs (rood)
De technische uitdagingen van ultrasnelle lasers
De grote spectrale bandbreedte, het piekvermogen en de korte pulsduur van ultrasnelle lasers moeten goed worden beheerd in uw systeem. Vaak is een van de eenvoudigste oplossingen voor deze uitdagingen de breedspectrumuitvoer van lasers. Als u in het verleden voornamelijk lasers met een langere puls of continue golf hebt gebruikt, is uw bestaande voorraad optische componenten mogelijk niet in staat de volledige bandbreedte van ultrasnelle pulsen te reflecteren of door te geven.
Grenswaarde voor laserschade
Ultrasnelle optica heeft ook aanzienlijk andere en moeilijker te navigeren laserschadedrempels (LDT) in vergelijking met meer conventionele laserbronnen. Wanneer optiek aanwezig isgepulseerde lasers van nanosecondenLDT-waarden liggen gewoonlijk in de orde van 5-10 J/cm2. Voor ultrasnelle optica zijn waarden van deze omvang praktisch ongehoord, omdat LDT-waarden waarschijnlijk in de orde van <1 J/cm2 liggen, meestal dichter bij 0,3 J/cm2. De significante variatie van de LDT-amplitude onder verschillende pulsduur is het resultaat van een laserschademechanisme op basis van pulsduur. Voor nanosecondelasers of langergepulseerde lasers, het belangrijkste mechanisme dat schade veroorzaakt is thermische verwarming. 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, barsten, smelten en roosterspanning zijn de gebruikelijke thermische schademechanismen hiervanlaser bronnen.
Bij ultrasnelle lasers is de pulsduur zelf echter sneller dan de tijdschaal van de warmteoverdracht van de laser naar het materiaalrooster, dus het thermische effect is niet de hoofdoorzaak van door laser veroorzaakte schade. In plaats daarvan transformeert het piekvermogen van de ultrasnelle laser het schademechanisme in niet-lineaire processen zoals multi-fotonabsorptie en ionisatie. Dit is de reden waarom het niet mogelijk is om de LDT-classificatie van een nanosecondepuls eenvoudigweg te beperken tot die van een ultrasnelle puls, omdat het fysieke schademechanisme anders is. Daarom zal onder dezelfde gebruiksomstandigheden (bijvoorbeeld golflengte, pulsduur en herhalingssnelheid) een optisch apparaat met een voldoende hoge LDT-waarde het beste optische apparaat zijn voor uw specifieke toepassing. Optica die onder verschillende omstandigheden zijn getest, zijn niet representatief voor de daadwerkelijke prestaties van dezelfde optica in het systeem.
Figuur 1: Mechanismen van door laser veroorzaakte schade met verschillende pulsduur
Posttijd: 24 juni 2024