УникальныйУльтрастадовый лазерЧасть первая
Уникальные свойства сверхбыстениялазеры
Ультра-короткая продолжительность импульса ультрастадовых лазеров дает эти системы уникальные свойства, которые отличают их от длиннопульсных или непрерывных волновых (CW) лазеров. Чтобы генерировать такой короткий импульс, требуется широкий спектр полосы пропускания. Форма импульса и центральная длина волны определяют минимальную полосу пропускания, необходимую для создания импульсов определенной продолжительности. Как правило, эта связь описывается с точки зрения продукта по времени полосой пропускания (TBP), который получен из принципа неопределенности. TBP гауссового импульса определяется следующей формулой: TBPGAUSSIAN = ΔτΔνтей 0,441
Δτ - это продолжительность импульса, а ΔV - половина частоты. По сути, уравнение показывает, что существует обратная связь между пропускной способностью спектра и продолжительностью импульса, что означает, что по мере уменьшения продолжительности импульса пропускная способность, необходимая для генерации этого импульса. На рисунке 1 иллюстрирует минимальная полоса пропускания, необходимая для поддержки нескольких различных продолжительности импульса.
Рисунок 1: Минимальная спектральная полоса пропускания, необходимая для поддержкилазерные импульсы10 пс (зеленый), 500 фс (синий) и 50 фс (красный)
Технические проблемы сверхбыстрые лазеры
Широкая спектральная полоса пропускания, пиковая мощность и короткая продолжительность импульса сверхбыстрых лазеров должны быть должным образом управляются в вашей системе. Часто одним из самых простых решений этих проблем является широкий спектр вывода лазеров. Если в прошлом вы в основном использовали более длительные или непрерывные волны лазеры, ваш существующий запас оптических компонентов может не иметь возможности отражать или передавать полную полосу пропускания сверхбыстрых импульсов.
Порог лазерного повреждения
Ультрастастная оптика также имеет значительно различную и труднее для навигации по порогам повреждения лазера (LDT) по сравнению с более обычными лазерными источниками. Когда оптика предусмотренаНаносекундные импульсные лазеры, Значения LDT обычно находятся в порядке 5-10 J/CM2. Для сверхбыстрой оптики значения этой величины практически неслыханны, так как значения LDT чаще находятся на порядке <1 J/CM2, обычно ближе к 0,3 J/CM2. Значительное изменение амплитуды ЛДТ в различных продолжительности импульса является результатом механизма повреждения лазера, основанного на продолжительности импульса. Для наносекундных лазеров или дольшепульсированные лазеры, основным механизмом, который вызывает повреждение, является тепловое нагрев. Покрытие и субстратные материалыОптические устройстваПоглощайте падающие фотоны и нагреть их. Это может привести к искажению кристаллической решетки материала. Тепловое расширение, растрескивание, плавление и деформация решетки являются общими механизмами термического повреждения этихЛазерные источники.
Однако для сверхбыстрых лазеров сама продолжительность импульса быстрее, чем временная масштаба теплопередачи от лазера к материале решетке, поэтому тепловой эффект не является основной причиной повреждения, вызванного лазером. Вместо этого пиковая сила сверхбыстрой лазера превращает механизм повреждения в нелинейные процессы, такие как многофотонное поглощение и ионизация. Вот почему невозможно просто сузить рейтинг LDT наносекундного импульса до уровня сверхбыстрого импульса, потому что физический механизм повреждения отличается. Следовательно, при тех же условиях использования (например, длина волны, продолжительность импульса и скорость повторения), оптическое устройство с достаточно высоким рейтингом LDT будет лучшим оптическим устройством для вашего конкретного приложения. Оптика, протестированная в различных условиях, не является репрезентативной для фактической производительности одной и той же оптики в системе.
Рисунок 1: Механизмы повреждения, вызванного лазером, с различными продолжительностью импульса
Время сообщения: 24-2024 июня