Применение перестраиваемых лазеров можно разделить на две основные категории: одна из них — когда однолинейные или многолинейные лазеры с фиксированной длиной волны не могут обеспечить требуемую одну или несколько дискретных длин волн; другая категория включает ситуации, когдалазерДлина волны должна постоянно настраиваться во время экспериментов или испытаний, таких как эксперименты по спектроскопии и детектированию накачки.
Многие типы перестраиваемых лазеров могут генерировать перестраиваемые непрерывные (CW) и наносекундные, пикосекундные или фемтосекундные импульсы. Их выходные характеристики определяются используемой лазерной средой усиления. Основное требование к перестраиваемым лазерам заключается в их способности генерировать излучение в широком диапазоне длин волн. Специальные оптические компоненты могут использоваться для выбора определённых длин волн или диапазонов длин волн из диапазона излученияперестраиваемые лазерыЗдесь мы познакомим вас с несколькими распространёнными перестраиваемыми лазерами.
Перестраиваемый лазер непрерывной стоячей волны
Концептуально,Перестраиваемый лазер непрерывного излученияЭто простейшая архитектура лазера. Этот лазер включает в себя зеркало с высокой отражательной способностью, усиливающую среду и выходное зеркало связи (см. рисунок 1). Он может генерировать непрерывное излучение с использованием различных усиливающих сред. Для обеспечения перестраиваемости необходимо выбрать усиливающую среду, которая охватывает целевой диапазон длин волн.
2. Перестраиваемый кольцевой лазер непрерывного излучения
Кольцевые лазеры давно используются для получения перестраиваемого непрерывного излучения посредством одной продольной моды со спектральной полосой пропускания в килогерцовом диапазоне. Подобно лазерам со стоячей волной, перестраиваемые кольцевые лазеры также могут использовать красители и титан-сапфир в качестве усиливающей среды. Красители могут обеспечивать чрезвычайно узкую ширину линии излучения, менее 100 кГц, в то время как титан-сапфир обеспечивает ширину линии менее 30 кГц. Диапазон перестройки лазера на красителе составляет от 550 до 760 нм, а титан-сапфирового лазера — от 680 до 1035 нм. Выходные частоты обоих типов лазеров могут быть удвоены до УФ-диапазона.
3. Квазинепрерывный лазер с синхронизацией мод
Для многих приложений точное определение временных характеристик выходного сигнала лазера важнее точного определения 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 резонатора лазера, лазер синхронизируется. Это позволяет одному импульсу колебаться внутри резонатора с периодом, определяемым длиной резонатора лазера. Активная синхронизация мод может быть достигнута с помощьюакустооптический модулятор(AOM) или пассивная синхронизация мод может быть реализована с помощью линзы Керра.
4. Сверхбыстрый иттербиевый лазер
Хотя титан-сапфировые лазеры широко применяются на практике, для некоторых экспериментов по биологической визуализации требуются более длинные волны. Типичный двухфотонный процесс поглощения возбуждается фотонами с длиной волны 900 нм. Поскольку более длинные волны означают меньшее рассеяние, более длинные волны возбуждения могут более эффективно проводить биологические эксперименты, требующие большей глубины визуализации.
В настоящее время перестраиваемые лазеры применяются во многих важных областях, от фундаментальных научных исследований до производства лазеров и наук о жизни и здоровье. Спектр доступных в настоящее время технологий весьма широк, начиная с простых перестраиваемых систем непрерывного излучения, узкая ширина линии которых может использоваться для спектроскопии высокого разрешения, молекулярного и атомного захвата, а также экспериментов в области квантовой оптики, предоставляя важную информацию современным исследователям. Современные производители лазеров предлагают комплексные решения, обеспечивающие выходную мощность более 300 нм в наноджоульном диапазоне энергий. Более сложные системы охватывают впечатляющий спектральный диапазон от 200 до 20 000 нм в микроджоульном и миллиджоульном диапазонах энергий.
Время публикации: 12 августа 2025 г.