Pangkalahatang -ideya ng mga pulsed laser

Pangkalahatang -ideya ngpulsed laser

Ang pinaka direktang paraan upang makabuolaserAng mga pulses ay upang magdagdag ng isang modulator sa labas ng tuluy -tuloy na laser. Ang pamamaraang ito ay maaaring makagawa ng pinakamabilis na pulso ng picosecond, bagaman simple, ngunit ang basura ng ilaw na enerhiya at lakas ng rurok ay hindi maaaring lumampas sa patuloy na ilaw na kapangyarihan. Samakatuwid, ang isang mas mahusay na paraan upang makabuo ng mga laser pulses ay ang pagbabago sa lukab ng laser, pag-iimbak ng enerhiya sa off-time ng pulso tren at ilabas ito sa oras. Ang apat na karaniwang pamamaraan na ginamit upang makabuo ng mga pulses sa pamamagitan ng modulation ng lukab ng laser ay nakakakuha ng paglipat, q-switch (pagkawala ng paglipat), walang laman na lukab, at mode-locking.

Ang gain switch ay bumubuo ng mga maikling pulso sa pamamagitan ng pag -modulate ng lakas ng bomba. Halimbawa, ang mga semiconductor gain-switched laser ay maaaring makabuo ng mga pulso mula sa ilang mga nanosecond sa isang daang picosecond sa pamamagitan ng kasalukuyang modulation. Bagaman mababa ang enerhiya ng pulso, ang pamamaraang ito ay napaka -kakayahang umangkop, tulad ng pagbibigay ng adjustable na dalas ng pag -uulit at lapad ng pulso. Noong 2018, iniulat ng mga mananaliksik sa University of Tokyo ang isang femtosecond gain-switched semiconductor laser, na kumakatawan sa isang tagumpay sa isang 40-taong teknikal na bottleneck.

Ang mga malakas na pulses ng nanosecond ay karaniwang nabuo ng Q-switched lasers, na inilabas sa maraming mga bilog na biyahe sa lukab, at ang enerhiya ng pulso ay nasa hanay ng ilang mga millioules sa ilang mga joules, depende sa laki ng system. Ang daluyan na enerhiya (sa pangkalahatan sa ibaba ng 1 μJ) picosecond at femtosecond pulses ay pangunahing nabuo ng mga laser na naka-lock ng mode. Mayroong isa o higit pang mga pulses ng ultrashort sa laser resonator na patuloy na siklo. Ang bawat intracavity pulse ay nagpapadala ng isang pulso sa pamamagitan ng output pagkabit ng salamin, at ang refrequency ay karaniwang sa pagitan ng 10 MHz at 100 GHz. Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng isang ganap na normal na pagpapakalat (andi) dissipative soliton femtosecondaparato ng hibla ng laser.

Ang diskarteng walang laman na lukab ay maaaring magamit para saQ-switched laserUpang makakuha ng mas maiikling pulso at mga naka-lock na mode na laser upang madagdagan ang enerhiya ng pulso na may mas mababang refrequency.

Oras ng domain at dalas domain pulses
Ang linear na hugis ng pulso na may oras ay karaniwang medyo simple at maaaring maipahayag ng mga function ng Gaussian at Sech². Ang oras ng pulso (na kilala rin bilang lapad ng pulso) ay kadalasang ipinahayag ng kalahating taas na lapad (FWHM) na halaga, iyon ay, ang lapad kung saan ang optical power ay hindi bababa sa kalahati ng peak power; Ang Q-switched laser ay bumubuo ng nanosecond short pulses sa pamamagitan ng
Ang mga laser na naka-lock na mode ay gumagawa ng mga ultra-short pulses (USP) sa pagkakasunud-sunod ng sampu-sampung picoseconds sa mga femtosecond. Ang mga high-speed electronics ay maaari lamang masukat hanggang sa sampu-sampung mga picosecond, at ang mas maiikling pulso ay maaari lamang masukat na may purong optical na teknolohiya tulad ng mga autocorrelator, palaka at spider. Habang ang nanosecond o mas mahabang pulses ay bahagya na nagbabago ng kanilang lapad ng pulso habang naglalakbay sila, kahit na sa mga malalayong distansya, ang mga ultra-short pulses ay maaaring maapektuhan ng iba't ibang mga kadahilanan:

Ang pagpapakalat ay maaaring magresulta sa isang malaking pagpapalawak ng pulso, ngunit maaaring ma -recompress sa kabaligtaran na pagpapakalat. Ang sumusunod na diagram ay nagpapakita kung paano binabayaran ang thorlabs femtosecond pulse compressor para sa pagpapakalat ng mikroskopyo.

Ang nonlinearity sa pangkalahatan ay hindi direktang nakakaapekto sa lapad ng pulso, ngunit pinalawak nito ang bandwidth, na ginagawang mas madaling kapitan ang pulso sa pagpapakalat sa panahon ng pagpapalaganap. Ang anumang uri ng hibla, kabilang ang iba pang mga media na may limitadong bandwidth, ay maaaring makaapekto sa hugis ng bandwidth o ultra-short pulse, at ang pagbawas sa bandwidth ay maaaring humantong sa isang pagpapalawak sa oras; Mayroon ding mga kaso kung saan ang lapad ng pulso ng malakas na chirped pulse ay nagiging mas maikli kapag ang spectrum ay nagiging mas makitid.