Οι τύποι ρυθμιζόμενων λέιζερ

Οι τύποι τωνρυθμιζόμενο λέιζερ

Η εφαρμογή των ρυθμιζόμενων λέιζερ μπορεί γενικά να χωριστεί σε δύο κύριες κατηγορίες: η μία είναι όταν τα λέιζερ σταθερού μήκους κύματος μίας ή πολλαπλών γραμμών δεν μπορούν να παρέχουν το απαιτούμενο ένα ή περισσότερα διακριτά μήκη κύματος· μια άλλη κατηγορία περιλαμβάνει καταστάσεις όπου τολέιζερΤο μήκος κύματος πρέπει να συντονίζεται συνεχώς κατά τη διάρκεια πειραμάτων ή δοκιμών, όπως η φασματοσκοπία και τα πειράματα ανίχνευσης με αντλία.

Πολλοί τύποι ρυθμιζόμενων λέιζερ μπορούν να δημιουργήσουν ρυθμιζόμενες εξόδους παλμών συνεχούς κύματος (CW), νανοδευτερολέπτων, πικοδευτερολέπτων ή φεμτοδευτερολέπτων. Τα χαρακτηριστικά εξόδου τους καθορίζονται από το μέσο κέρδους λέιζερ που χρησιμοποιείται. Μια βασική απαίτηση για τα ρυθμιζόμενα λέιζερ είναι ότι μπορούν να εκπέμπουν λέιζερ σε ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ειδικά οπτικά εξαρτήματα για την επιλογή συγκεκριμένων μηκών κύματος ή ζωνών μήκους κύματος από τις ζώνες εκπομπής του...ρυθμιζόμενα λέιζερΕδώ θα σας παρουσιάσουμε αρκετά κοινά ρυθμιζόμενα λέιζερ

Ρυθμιζόμενο λέιζερ στάσιμου κύματος CW

Εννοιολογικά, τοΡυθμιζόμενο CW λέιζερείναι η απλούστερη αρχιτεκτονική λέιζερ. Αυτό το λέιζερ περιλαμβάνει έναν καθρέφτη υψηλής ανακλαστικότητας, ένα μέσο κέρδους και έναν καθρέφτη σύζευξης εξόδου (βλ. Σχήμα 1) και μπορεί να παρέχει έξοδο CW χρησιμοποιώντας διάφορα μέσα κέρδους λέιζερ. Για να επιτευχθεί συντονισμός, πρέπει να επιλεγεί ένα μέσο κέρδους που μπορεί να καλύψει το εύρος μήκους κύματος-στόχο.

2. Ρυθμιζόμενο λέιζερ δακτυλίου CW

Τα λέιζερ δακτυλίου χρησιμοποιούνται εδώ και καιρό για την επίτευξη ρυθμιζόμενης εξόδου CW μέσω μίας μόνο διαμήκους λειτουργίας, με φασματικό εύρος ζώνης στην περιοχή των kilohertz. Όπως και τα λέιζερ στάσιμων κυμάτων, τα ρυθμιζόμενα λέιζερ δακτυλίου μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν χρωστικές ουσίες και ζαφείρι τιτανίου ως μέσα ενίσχυσης. Οι χρωστικές ουσίες μπορούν να παρέχουν εξαιρετικά στενό πλάτος γραμμής μικρότερο από 100 kHz, ενώ το ζαφείρι τιτανίου προσφέρει πλάτος γραμμής μικρότερο από 30 kHz. Το εύρος συντονισμού του λέιζερ χρωστικής ουσίας είναι 550 έως 760 nm και αυτό του λέιζερ ζαφειριού τιτανίου είναι 680 έως 1035 nm. Οι έξοδοι και των δύο τύπων λέιζερ μπορούν να διπλασιαστούν ως προς τη συχνότητα στη ζώνη UV.

3. Λέιζερ με σχεδόν συνεχή λειτουργία κλειδώματος

Για πολλές εφαρμογές, ο ακριβής ορισμός των χρονικών χαρακτηριστικών της εξόδου λέιζερ είναι πιο σημαντικός από τον ακριβή ορισμό της ενέργειας. Στην πραγματικότητα, η επίτευξη σύντομων οπτικών παλμών απαιτεί μια διαμόρφωση κοιλότητας με πολλές διαμήκεις λειτουργίες που συντονίζονται ταυτόχρονα. Όταν αυτές οι κυκλικές διαμήκεις λειτουργίες έχουν μια σταθερή σχέση φάσης μέσα στην κοιλότητα λέιζερ, το λέιζερ θα είναι κλειδωμένο ως προς τη λειτουργία. Αυτό θα επιτρέψει σε έναν μόνο παλμό να ταλαντώνεται μέσα στην κοιλότητα, με την περίοδό του να ορίζεται από το μήκος της κοιλότητας λέιζερ. Το κλείδωμα ενεργού λειτουργίας μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας έναακουστοοπτικός διαμορφωτής(AOM), ή παθητικό κλείδωμα λειτουργίας μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω ενός φακού Kerr.

4. Υπερταχύ λέιζερ υττερβίου

Αν και τα λέιζερ τιτανίου-ζαφειριού έχουν ευρεία πρακτικότητα, ορισμένα πειράματα βιολογικής απεικόνισης απαιτούν μεγαλύτερα μήκη κύματος. Μια τυπική διαδικασία απορρόφησης δύο φωτονίων διεγείρεται από φωτόνια με μήκος κύματος 900 nm. Επειδή τα μεγαλύτερα μήκη κύματος σημαίνουν λιγότερη σκέδαση, τα μεγαλύτερα μήκη κύματος διέγερσης μπορούν να οδηγήσουν πιο αποτελεσματικά βιολογικά πειράματα που απαιτούν μεγαλύτερο βάθος απεικόνισης.

Στις μέρες μας, τα ρυθμιζόμενα λέιζερ έχουν εφαρμοστεί σε πολλούς σημαντικούς τομείς, από τη βασική επιστημονική έρευνα έως την κατασκευή λέιζερ και τις βιοεπιστήμες και τις επιστήμες υγείας. Το διαθέσιμο σήμερα τεχνολογικό εύρος είναι πολύ ευρύ, ξεκινώντας από απλά ρυθμιζόμενα συστήματα CW, των οποίων το στενό πλάτος γραμμής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για φασματοσκοπία υψηλής ανάλυσης, μοριακή και ατομική σύλληψη και πειράματα κβαντικής οπτικής, παρέχοντας βασικές πληροφορίες για τους σύγχρονους ερευνητές. Οι σημερινοί κατασκευαστές λέιζερ προσφέρουν ολοκληρωμένες λύσεις, παρέχοντας έξοδο λέιζερ που εκτείνεται σε πάνω από 300 nm εντός του ενεργειακού εύρους νανοτζάουλ. Τα πιο σύνθετα συστήματα καλύπτουν ένα εντυπωσιακά ευρύ φασματικό εύρος από 200 έως 20.000 nm στις ενεργειακές περιοχές μικροτζάουλ και μιλιτζάουλ.