Natatanging ultrafast laser bahagi dalawa

NatatangiUltrafast laserBahagi ng dalawa

Pagkalat at pagkalat ng pulso: Ang pagkaantala ng pagkaantala ng grupo
Ang isa sa mga pinakamahirap na hamon sa teknikal na nakatagpo kapag gumagamit ng mga laser ng ultrafast ay pinapanatili ang tagal ng mga ultra-short pulses na una nang inilabas nglaser. Ang mga ultrafast pulses ay madaling kapitan ng pagbaluktot ng oras, na ginagawang mas mahaba ang mga pulso. Ang epekto na ito ay nagiging mas masahol dahil ang tagal ng paunang pag -ikot ng pulso. Habang ang mga ultrafast laser ay maaaring maglabas ng mga pulso na may tagal ng 50 segundo, maaari silang palakasin sa oras sa pamamagitan ng paggamit ng mga salamin at lente upang maipadala ang pulso sa lokasyon ng target, o kahit na ipadala lamang ang pulso sa pamamagitan ng hangin.

Ang pagbaluktot sa oras na ito ay nai-rate gamit ang isang panukalang tinatawag na Group Dentored Dispersion (GDD), na kilala rin bilang pangalawang pagkakasunud-sunod na pagkakalat. Sa katunayan, mayroon ding mga termino na mas mataas na order na pagkakalat na maaaring makaapekto sa pamamahagi ng oras ng mga ultrafart-laser pulses, ngunit sa pagsasagawa, karaniwang sapat lamang upang suriin ang epekto ng GDD. Ang GDD ay isang halaga na umaasa sa dalas na magkakasunod na proporsyonal sa kapal ng isang naibigay na materyal. Ang mga optika ng paghahatid tulad ng lens, window, at mga layunin na sangkap ay karaniwang may positibong mga halaga ng GDD, na nagpapahiwatig na sa sandaling ang mga naka -compress na pulso ay maaaring magbigay ng mga optika sa paghahatid ng mas mahabang tagal ng pulso kaysa sa mga inilabas ngLaser Systems. Ang mga sangkap na may mas mababang mga frequency (ibig sabihin, mas mahabang haba ng haba) ay nagpapalaganap nang mas mabilis kaysa sa mga sangkap na may mas mataas na mga frequency (ibig sabihin, mas maiikling haba ng haba). Habang ang pulso ay dumadaan sa higit pa at higit na bagay, ang haba ng haba ng haba sa pulso ay magpapatuloy na mapalawak pa at higit pa sa oras. Para sa mas maiikling mga tibok ng pulso, at samakatuwid ay mas malawak na bandwidth, ang epekto na ito ay karagdagang pinalaki at maaaring magresulta sa makabuluhang pagbaluktot ng oras ng pulso.

Mga Application ng Ultrafast Laser
Spectroscopy
Dahil ang pagdating ng mga mapagkukunan ng ultrafast laser, ang spectroscopy ay isa sa kanilang pangunahing mga lugar ng 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 biology na imposibleng ma -obserbahan ang kasaysayan ay maaari na ngayong makamit. Ang isa sa mga pangunahing proseso ay ang paggalaw ng atomic, at ang pagmamasid sa paggalaw ng atom ay nagpabuti ng pang -agham na pag -unawa sa mga pangunahing proseso tulad ng molekular na panginginig ng boses, dissocular dissociation at paglipat ng enerhiya sa mga photosynthetic protein.

bioimaging
Sinusuportahan ng mga laser na ultrafast ang mga proseso ng mga nonlinear na proseso at pagbutihin ang paglutas para sa biological imaging, tulad ng microscopy ng multi-photon. Sa isang multi-photon system, upang makabuo ng isang nonlinear signal mula sa isang biological medium o fluorescent target, ang dalawang photon ay dapat mag-overlap sa espasyo at oras. Ang mekanismong nonlinear na ito ay nagpapabuti sa resolusyon ng imaging sa pamamagitan ng makabuluhang pagbabawas ng mga signal ng fluorescence ng background na salot sa mga pag-aaral ng mga proseso ng single-photon. Ang pinasimple na background ng signal ay inilalarawan. Ang mas maliit na rehiyon ng paggulo ng microscope ng multiphoton ay pinipigilan din ang phototoxicity at pinaliit ang pinsala sa sample.

Larawan 1: Isang halimbawa ng diagram ng isang landas ng beam sa isang eksperimento na mikroskopyo ng multi-photon

Pagproseso ng materyal na laser
Ang mga mapagkukunan ng Ultrafast laser ay nagbago din ng laser micromachining at materyal na pagproseso dahil sa natatanging paraan na nakikipag -ugnay ang mga pulses ng ultrashort sa mga materyales. Tulad ng nabanggit kanina, kapag tinatalakay ang LDT, ang tagal ng ultrafast na pulso ay mas mabilis kaysa sa sukat ng oras ng pagsasabog ng init sa sala -sala ng materyal. Ang mga laser ng ultrafast ay gumagawa ng isang mas maliit na zone na apektado ng init kaysaNanosecond pulsed lasers, na nagreresulta sa mas mababang mga pagkalugi sa paghiwa at mas tumpak na machining. Ang prinsipyong ito ay naaangkop din sa mga medikal na aplikasyon, kung saan ang pagtaas ng katumpakan ng pagputol ng ultrafart-laser ay nakakatulong na mabawasan ang pinsala sa nakapaligid na tisyu at nagpapabuti sa karanasan ng pasyente sa panahon ng operasyon ng laser.

Attosecond pulses: Ang Hinaharap ng Ultrafast Lasers
Habang ang pananaliksik ay patuloy na isulong ang mga laser ng ultrafast, ang bago at pinabuting ilaw na mapagkukunan na may mas maiikling mga tibok ng pulso ay binuo. Upang makakuha ng pananaw sa mas mabilis na mga pisikal na proseso, maraming mga mananaliksik ang nakatuon sa henerasyon ng mga pulses ng attosecond-mga 10-18 s sa matinding saklaw ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba. Pinapayagan ng mga pulses ng Attosecond ang pagsubaybay sa paggalaw ng elektron at pagbutihin ang aming pag -unawa sa elektronikong istraktura at mekanika ng dami. Habang ang pagsasama ng XUV attosecond lasers sa mga pang -industriya na proseso ay hindi pa gumawa ng makabuluhang pag -unlad, ang patuloy na pananaliksik at pagsulong sa larangan ay halos tiyak na itutulak ang teknolohiyang ito sa labas ng lab at sa pagmamanupaktura, tulad ng nangyari sa femtosecond at picosecondMga mapagkukunan ng laser.