Natatanginapakabilis na laserikalawang bahagi
Pagkakalat at pagkalat ng pulso: Pagkakalat ng pagkaantala ng grupo
Isa sa mga pinakamahirap na teknikal na hamong kinakaharap kapag gumagamit ng mga ultrafast laser ay ang pagpapanatili ng tagal ng mga ultra-short pulse na unang inilalabas nglaserAng mga ultrafast pulse ay madaling kapitan ng pagbaluktot ng oras, na nagpapahaba sa mga pulse. Lumalala ang epektong ito habang umiikli ang tagal ng unang pulse. Bagama't ang mga ultrafast laser ay maaaring maglabas ng mga pulse na may tagal na 50 segundo, maaari itong palakasin sa paglipas ng panahon sa pamamagitan ng paggamit ng mga salamin at lente upang ipadala ang pulse sa target na lokasyon, o kahit na ipadala lamang ang pulse sa hangin.
Ang time distortion na ito ay sinusukat gamit ang isang panukat na tinatawag na group delayed dispersion (GDD), na kilala rin bilang second-order dispersion. Sa katunayan, mayroon ding mga higher-order dispersion terms na maaaring makaapekto sa time distribution ng mga ultrafart-laser pulse, ngunit sa pagsasagawa, kadalasan ay sapat na lamang ang pagsusuri sa epekto ng GDD. Ang GDD ay isang frequency-dependent value na linearly proportional sa kapal ng isang partikular na materyal. Ang mga transmission optics tulad ng lens, window, at objective components ay karaniwang may mga positibong GDD value, na nagpapahiwatig na kapag na-compress na ang mga pulse ay maaaring magbigay sa transmission optics ng mas mahabang pulse duration kaysa sa mga inilalabas ngmga sistema ng laserAng mga bahaging may mas mababang frequency (ibig sabihin, mas mahahabang wavelength) ay mas mabilis na kumakalat kaysa sa mga bahaging may mas matataas na frequency (ibig sabihin, mas maiikling wavelength). Habang dumadaan ang pulso sa mas maraming materya, ang wavelength sa pulso ay patuloy na lalawak nang lalawak sa paglipas ng panahon. Para sa mas maiikling tagal ng pulso, at samakatuwid ay mas malawak na bandwidth, ang epektong ito ay lalong pinalala at maaaring magresulta sa makabuluhang pagbaluktot sa oras ng pulso.
Mga aplikasyon ng ultrafast laser
ispektroskopiya
Simula nang dumating ang mga ultrafast laser sources, ang spectroscopy ay isa sa mga pangunahing lugar ng kanilang aplikasyon. Sa pamamagitan ng pagbabawas ng tagal ng pulso sa mga femtosecond o kahit na mga attosecond, ang mga dinamikong proseso sa pisika, kimika, at biyolohiya na dating imposibleng obserbahan ay maaari nang makamit. Isa sa mga pangunahing proseso ay ang atomic motion, at ang obserbasyon ng atomic motion ay nagpabuti sa siyentipikong pag-unawa sa mga pangunahing proseso tulad ng molecular vibration, molecular dissociation, at energy transfer sa mga photosynthetic protein.
bioimaging
Sinusuportahan ng mga peak-power ultrafast laser ang mga prosesong nonlinear at pinapabuti ang resolution para sa biological imaging, tulad ng multi-photon microscopy. Sa isang multi-photon system, upang makabuo ng isang nonlinear signal mula sa isang biological medium o fluorescent target, dalawang photon ang dapat mag-overlap sa espasyo at oras. Pinapabuti ng nonlinear na mekanismong ito ang resolution ng imaging sa pamamagitan ng makabuluhang pagbabawas ng mga background fluorescence signal na sumasalot sa mga pag-aaral ng mga single-photon process. Inilalarawan ang pinasimpleng signal background. Pinipigilan din ng mas maliit na excitation region ng multiphoton microscope ang phototoxicity at binabawasan ang pinsala sa sample.
Pigura 1: Isang halimbawang diagram ng isang beam path sa isang eksperimento sa multi-photon microscope
Pagproseso ng materyal na laser
Binago rin ng mga ultrafast laser source ang laser micromachining at material processing dahil sa kakaibang paraan ng pakikipag-ugnayan ng mga ultrashort pulse sa mga materyales. Gaya ng nabanggit kanina, kapag tinatalakay ang LDT, ang tagal ng ultrafast pulse ay mas mabilis kaysa sa time scale ng heat diffusion sa lattice ng materyal. Ang mga ultrafast laser ay nakakagawa ng mas maliit na heat-affected zone kaysa sa...mga nanosecond pulsed laser, na nagreresulta sa mas mababang pagkawala ng hiwa at mas tumpak na pagma-machining. Ang prinsipyong ito ay naaangkop din sa mga medikal na aplikasyon, kung saan ang mas mataas na katumpakan ng ultrafart-laser cutting ay nakakatulong na mabawasan ang pinsala sa nakapalibot na tisyu at nagpapabuti sa karanasan ng pasyente sa panahon ng laser surgery.
Mga pulso ng attosecond: ang kinabukasan ng mga ultrafast laser
Habang patuloy ang pananaliksik sa pagpapaunlad ng mga ultrafast laser, may mga bago at pinahusay na pinagmumulan ng liwanag na may mas maikling tagal ng pulso na binubuo. Upang makakuha ng kaalaman sa mas mabilis na mga pisikal na proseso, maraming mananaliksik ang nakatuon sa pagbuo ng mga attosecond pulse – mga 10-18 segundo sa matinding ultraviolet (XUV) wavelength range. Pinapayagan ng mga attosecond pulse ang pagsubaybay sa galaw ng elektron at nagpapabuti sa ating pag-unawa sa electronic structure at quantum mechanics. Bagama't ang pagsasama ng mga XUV attosecond laser sa mga prosesong pang-industriya ay hindi pa nakakagawa ng makabuluhang pag-unlad, ang patuloy na pananaliksik at mga pagsulong sa larangan ay halos tiyak na magtutulak sa teknolohiyang ito palabas ng laboratoryo at patungo sa pagmamanupaktura, tulad ng nangyari sa femtosecond at picosecond.mga pinagmumulan ng laser.
Oras ng pag-post: Hunyo-25-2024