Επισκόπηση των παλμικών λέιζερ

Επισκόπηση τουπαλμικά λέιζερ

Ο πιο άμεσος τρόπος δημιουργίαςλέιζερΟι παλμοί είναι να προσθέσετε έναν διαμορφωτή στο εξωτερικό του συνεχούς λέιζερ. Αυτή η μέθοδος μπορεί να παράγει τον ταχύτερο παλμό picosecond, αν και απλό, αλλά η ενέργεια φωτός και η μέγιστη ισχύς δεν μπορούν να υπερβούν τη συνεχή ισχύ του φωτός. Ως εκ τούτου, ένας αποτελεσματικότερος τρόπος για να δημιουργηθεί παλμούς λέιζερ είναι να διαμορφωθεί στην κοιλότητα του λέιζερ, να αποθηκεύει ενέργεια σε off-χρόνο του παλμικού αμαξοστοιχίας και να την απελευθερώσει σε επαφή. Οι τέσσερις κοινές τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία παλμών μέσω της διαμόρφωσης της κοιλότητας λέιζερ είναι η εναλλαγή κέρδους, η μεταγωγή Q (μεταγωγή απώλειας), η εκκένωση της κοιλότητας και η κλείδωση του τρόπου λειτουργίας.

Ο διακόπτης κέρδους δημιουργεί μικρά παλμούς διαμορφώνοντας την ισχύ της αντλίας. Για παράδειγμα, τα λέιζερ-μεταβαλλόμενοι από το κέρδος των ημιαγωγών μπορούν να δημιουργήσουν παλμούς από μερικά νανοδευτερόλεπτα σε εκατό πικοσκέδες με τρέχουσα διαμόρφωση. Αν και η ενέργεια παλμών είναι χαμηλή, αυτή η μέθοδος είναι πολύ ευέλικτη, όπως η παροχή ρυθμιζόμενης συχνότητας επανάληψης και του πλάτους παλμού. Το 2018, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Τόκιο ανέφεραν ένα λέιζερ ημιαγωγών με φεμνοδευτερόλεπτο, που αντιπροσωπεύει μια σημαντική ανακάλυψη σε 40ετή τεχνική συμφόρηση.

Οι ισχυροί παλμοί νανοδευτερόλεπτου παράγονται γενικά από λέιζερ με Q-switched q, τα οποία εκπέμπονται σε διάφορα ταξίδια μετ 'επιστροφής στην κοιλότητα και η ενέργεια παλμών κυμαίνεται από αρκετές χιλιοστόγες σε διάφορα joules, ανάλογα με το μέγεθος του συστήματος. Μεσαία ενέργεια (γενικά κάτω από 1 μJ) Picosecond και Femtosecond παλμούς παράγονται κυρίως από λέιζερ κλειδωμένα με λειτουργία. Υπάρχουν ένας ή περισσότεροι παλμοί Ultrashort στον συντονιστή λέιζερ που κύκλος συνεχώς. Κάθε παλμός ενδοκοιλότητας μεταδίδει έναν παλμό μέσω του καθρέφτη σύζευξης εξόδου και η ανανέωση είναι γενικά μεταξύ 10 MHz και 100 GHz. Το παρακάτω σχήμα δείχνει μια πλήρως φυσιολογική διασπορά (Andi) διαλυτική Soliton femtosecondσυσκευή λέιζερ ινών, τα περισσότερα από τα οποία μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας τα τυποποιημένα εξαρτήματα ThorLabs (πίνακας ινών, φακών, mount και μετατόπισης).

Η τεχνική εκκένωσης κοιλότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί γιαΛέιζερ Q-switchγια να ληφθούν βραχύτεροι παλμοί και λέιζερ κλειδωμένα με λειτουργία για την αύξηση της ενέργειας παλμών με χαμηλότερη ανανέωση.

Τομάς πεδίου και πεδίου συχνοτήτων
Το γραμμικό σχήμα του παλμού με το χρόνο είναι γενικά σχετικά απλό και μπορεί να εκφραστεί από τις λειτουργίες Gaussian και Sech2. Ο χρόνος παλμού (επίσης γνωστός ως πλάτος παλμού) εκφράζεται συνήθως από την τιμή του πλάτους μισού ύψους (FWHM), δηλαδή το πλάτος κατά μήκος της οποίας η οπτική ισχύς είναι τουλάχιστον το ήμισυ της μέγιστης ισχύος. Το Q-Switched Laser παράγει μικρά παλμούς νανοδευτερόλεπτα
Τα λέιζερ κλειδωμένα με λειτουργία παράγουν εξαιρετικά μικρά παλμούς (USP) με τη σειρά των δεκάδων πικοσκέδων σε femtoseconds. Τα ηλεκτρονικά υψηλής ταχύτητας μπορούν να μετρήσουν μόνο σε δεκάδες πικοσκέδες και οι βραχύτεροι παλμοί μπορούν να μετρηθούν μόνο με καθαρά οπτικές τεχνολογίες όπως οι αυτοσυσχέτες, ο βάτραχος και η αράχνη. Ενώ τα νανοδευτερόλεπτα ή τα μακρύτερα παλμούς δεν αλλάζουν το πλάτος του παλμού τους καθώς ταξιδεύουν, ακόμη και σε μεγάλες αποστάσεις, οι εξαιρετικά μικροί παλμοί μπορούν να επηρεαστούν από διάφορους παράγοντες:

Η διασπορά μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλη διεύρυνση των παλμών, αλλά μπορεί να επανασυνδεθεί με την αντίθετη διασπορά. Το ακόλουθο διάγραμμα δείχνει πώς αντισταθμίζει ο συμπιεστής παλμού Femtosecond για τη διασπορά του μικροσκοπίου.

Η μη γραμμικότητα γενικά δεν επηρεάζει άμεσα το πλάτος του παλμού, αλλά διευρύνει το εύρος ζώνης, καθιστώντας τον παλμό πιο ευαίσθητο στη διασπορά κατά τη διάρκεια της διάδοσης. Οποιοσδήποτε τύπος ινών, συμπεριλαμβανομένων άλλων μέσων κέρδους με περιορισμένο εύρος ζώνης, μπορεί να επηρεάσει το σχήμα του εύρους ζώνης ή του εξαιρετικά μικρού παλμού και η μείωση του εύρους ζώνης μπορεί να οδηγήσει σε διεύρυνση του χρόνου. Υπάρχουν επίσης περιπτώσεις όπου το πλάτος παλμού του έντονα τσιμπούμενου παλμού γίνεται μικρότερο όταν το φάσμα γίνει στενότερο.