Применение перестраиваемых лазеров, как правило, можно разделить на две основные категории: первая — это случаи, когда однолинейные или многолинейные лазеры с фиксированной длиной волны не могут обеспечить необходимую одну или несколько дискретных длин волн; вторая категория включает ситуации, когдалазерВ ходе экспериментов или испытаний, таких как спектроскопические и эксперименты с накачкой и детектированием, длину волны необходимо непрерывно регулировать.
Многие типы перестраиваемых лазеров могут генерировать перестраиваемые импульсы непрерывного излучения (CW), наносекундные, пикосекундные или фемтосекундные импульсы. Их выходные характеристики определяются используемой средой усиления лазера. Основное требование к перестраиваемым лазерам — способность излучать в широком диапазоне длин волн. Для выбора определенных длин волн или полос длин волн из полос излучения могут использоваться специальные оптические компоненты.перестраиваемые лазерыЗдесь мы познакомим вас с несколькими распространенными перестраиваемыми лазерами.
Настраиваемый лазер непрерывного действия со стоячей волной
Концептуально,Перестраиваемый лазер непрерывного действияЭто простейшая архитектура лазера. Этот лазер включает в себя зеркало с высоким коэффициентом отражения, усиливающую среду и выходное согласующее зеркало (см. рис. 1) и может обеспечивать непрерывное излучение с использованием различных усиливающих сред. Для обеспечения возможности перестройки необходимо выбрать усиливающую среду, которая может охватывать целевой диапазон длин волн.
2. Перестраиваемый кольцевой лазер непрерывного действия
Кольцевые лазеры давно используются для получения перестраиваемого непрерывного излучения через одну продольную моду со спектральной полосой пропускания в килогерцовом диапазоне. Подобно лазерам со стоячей волной, перестраиваемые кольцевые лазеры также могут использовать красители и титановый сапфир в качестве усиливающей среды. Красители обеспечивают чрезвычайно узкую линию излучения менее 100 кГц, в то время как титановый сапфир обеспечивает линию излучения менее 30 кГц. Диапазон перестройки лазера на красителях составляет от 550 до 760 нм, а лазера на титановом сапфире — от 680 до 1035 нм. Выходное излучение обоих типов лазеров может быть удвоено до УФ-диапазона.
3. Квазинепрерывный лазер с синхронизацией мод
Для многих применений точное определение временных характеристик выходного сигнала лазера важнее, чем точное определение энергии. Фактически, для получения коротких оптических импульсов требуется конфигурация резонатора с множеством продольных мод, резонирующих одновременно. Когда эти циклические продольные моды имеют фиксированное фазовое соотношение внутри лазерного резонатора, лазер будет находиться в режиме синхронизации мод. Это позволит одиночному импульсу генерироваться внутри резонатора, причем его период будет определяться длиной лазерного резонатора. Активная синхронизация мод может быть достигнута с помощьюакустооптический модуляторАОМ (акустооптическая модуляция), или пассивная синхронизация мод, может быть реализована с помощью линзы Керра.
4. Сверхбыстрый иттербиевый лазер
Несмотря на широкое практическое применение титан-сапфировых лазеров, для некоторых экспериментов по биологической визуализации требуются более длинные волны. Типичный процесс двухфотонного поглощения возбуждается фотонами с длиной волны 900 нм. Поскольку более длинные волны означают меньшее рассеяние, более длинные волны возбуждения могут более эффективно использоваться в биологических экспериментах, требующих большей глубины визуализации.
В настоящее время перестраиваемые лазеры находят применение во многих важных областях, от фундаментальных научных исследований до лазерного производства и наук о жизни и здоровье. Доступный в настоящее время технологический диапазон очень широк, начиная от простых систем непрерывного излучения, узкая ширина линии которых может использоваться для спектроскопии высокого разрешения, молекулярного и атомного захвата, а также экспериментов по квантовой оптике, предоставляя ключевую информацию для современных исследователей. Современные производители лазеров предлагают комплексные решения, обеспечивающие лазерное излучение с длиной волны более 300 нм в диапазоне энергии наноджоулей. Более сложные системы охватывают впечатляюще широкий спектральный диапазон от 200 до 20 000 нм в диапазонах энергии микроджоулей и миллиджоулей.
Дата публикации: 12 августа 2025 г.