А. Концепция сверхбыстрых лазеров
Под сверхбыстрыми лазерами обычно подразумевают лазеры с синхронизацией мод, используемые для излучения сверхкоротких импульсов, например, импульсов фемтосекундной или пикосекундной длительности. Более точным названием было бы «лазер со сверхкороткими импульсами». Лазеры со сверхкороткими импульсами практически являются лазерами с синхронизацией мод, но эффект переключения усиления также может создавать сверхкороткие импульсы.
Б. Тип сверхбыстрого лазера
1. Титан-сапфировые лазеры, обычно использующие синхронизацию мод с помощью линзы Керра, могут генерировать импульсы длительностью всего около 5 фс. Их средняя выходная мощность обычно составляет несколько сотен милливатт, частота повторения импульсов — скажем, 80 МГц, длительность — десятки фемтосекунд или меньше, а длительность импульсов — десятки фемтосекунд или меньше, что приводит к чрезвычайно высокой пиковой мощности. Однако для работы титан-сапфировых лазеров требуется накачка от некоторых лазеров, работающих в зеленом диапазоне, что делает их более сложными и дорогими.
2. Существуют различные диодно-накачиваемые лазеры, основанные, например, на легированных иттербием (кристаллах или стекле) или хромом лазерных кристаллах, которые обычно используют пассивную синхронизацию мод SESAM. Хотя длительность импульса диодно-накачиваемых лазеров не так мала, как длительность импульса титан-сапфировых лазеров, диодно-накачиваемые лазеры могут охватывать широкий диапазон параметров с точки зрения длительности импульса, частоты повторения импульсов и средней мощности (см. ниже).
3. Волоконные лазеры на основе стеклянных волокон, легированных редкоземельными элементами, также могут быть пассивно синхронизированы по модам, например, с использованием нелинейного вращения поляризации или SESAM. Они более ограничены по средней мощности, особенно по пиковой мощности, чем лазеры на объемных материалах, но могут быть удобно объединены с волоконными усилителями. Более подробная информация приведена в статье о волоконных лазерах с синхронизацией по модам.
(4) Диодные лазеры с синхронизацией мод могут быть интегральными устройствами или диодными лазерами с внешней резонаторной полостью, а также могут быть активными, пассивными или смешанными с синхронизацией мод. Как правило, диодные лазеры с синхронизацией мод работают с высокой частотой повторения импульсов (несколько тысяч мегагерц) при умеренной энергии импульса.
Сверхбыстрые лазерные генераторы могут быть частью сверхбыстрых лазерных систем, которые также могут включать сверхбыстрый усилитель (например, волоконно-оптический усилитель) для увеличения пиковой мощности и средней выходной мощности.
Дата публикации: 20 июня 2023 г.