Α. Η έννοια των υπερταχέων λέιζερ
Τα υπερταχέα λέιζερ συνήθως αναφέρονται σε λέιζερ με κλειδωμένη λειτουργία που χρησιμοποιούνται για την εκπομπή εξαιρετικά σύντομων παλμών, για παράδειγμα, παλμών διάρκειας φεμτοδευτερολέπτων ή πικοδευτερολέπτων. Μια πιο ακριβής ονομασία θα ήταν λέιζερ υπερβραχέων παλμών. Τα λέιζερ υπερβραχέων παλμών είναι λέιζερ σχεδόν με κλειδωμένη λειτουργία, αλλά το φαινόμενο εναλλαγής κέρδους μπορεί επίσης να παράγει υπερβραχείς παλμούς.
Β. Ο τύπος του υπερταχέος λέιζερ
1. Τα λέιζερ τιτανίου-σαφείρου, συνήθως με κλειδωμένη λειτουργία φακού Kerr, μπορούν να παράγουν παλμούς διάρκειας μόλις 5 fs. Η μέση ισχύς εξόδου τους είναι συνήθως μερικές εκατοντάδες milliwatt, με ρυθμούς επανάληψης παλμών, ας πούμε, 80MHz και δεκάδες femtoseconds ή λιγότερο, και διάρκειες παλμών δεκάδες femtoseconds ή λιγότερο, με αποτέλεσμα εξαιρετικά υψηλή μέγιστη ισχύ. Αλλά τα λέιζερ τιτανίου-σαφείρου απαιτούν άντληση φωτός από ορισμένα λέιζερ πράσινου φωτός, γεγονός που τα καθιστά πιο πολύπλοκα και ακριβά.
2. Υπάρχουν διάφορα λέιζερ με διοδική άντληση που βασίζονται, για παράδειγμα, σε κρυστάλλους λέιζερ με πρόσμιξη υττερβίου (κρυστάλλους ή γυαλί) ή χρώμιο, οι οποίοι συνήθως χρησιμοποιούν παθητικό κλείδωμα λειτουργίας SESAM. Αν και η διάρκεια παλμού των λέιζερ με διοδική άντληση δεν είναι τόσο σύντομη όσο η διάρκεια παλμού των λέιζερ τιτανίου-σαπφείρου, τα λέιζερ με διοδική άντληση μπορούν να καλύψουν μια ευρεία περιοχή παραμέτρων όσον αφορά τη διάρκεια παλμού, τον ρυθμό επανάληψης παλμού και τη μέση ισχύ (βλ. παρακάτω).
3. Τα λέιζερ οπτικών ινών που βασίζονται σε ίνες γυαλιού με πρόσμιξη σπάνιων γαιών μπορούν επίσης να είναι παθητικά κλειδωμένα ως προς τη λειτουργία, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας μη γραμμική περιστροφή πόλωσης ή SESAM. Έχουν μεγαλύτερους περιορισμούς από τα χύδην λέιζερ όσον αφορά τη μέση ισχύ, ειδικά τη μέγιστη ισχύ, αλλά μπορούν εύκολα να συνδυαστούν με ενισχυτές οπτικών ινών. Το άρθρο σχετικά με τα λέιζερ οπτικών ινών με κλειδωμένη λειτουργία παρέχει περισσότερες λεπτομέρειες.
(4) Τα λέιζερ διόδου με κλειδωμένη λειτουργία μπορούν να είναι ενσωματωμένες συσκευές ή λέιζερ διόδου εξωτερικής κοιλότητας και μπορούν να είναι ενεργά, παθητικά ή μεικτής κλειδωμένης λειτουργίας. Συνήθως, τα λέιζερ διόδου με κλειδωμένη λειτουργία λειτουργούν με υψηλό (αρκετές χιλιάδες megahertz) ρυθμό επανάληψης παλμών σε μέτρια ενέργεια παλμού.
Οι υπερταχείς ταλαντωτές λέιζερ μπορούν να αποτελούν μέρος συστημάτων υπερταχέων λέιζερ, τα οποία μπορούν επίσης να περιλαμβάνουν έναν υπερταχύ ενισχυτή (όπως έναν ενισχυτή οπτικών ινών) για την αύξηση της μέγιστης ισχύος και της μέσης ισχύος εξόδου.
Ώρα δημοσίευσης: 20 Ιουνίου 2023