Eenzegaartegultraschnelle Laseréischten Deel
Eenzegaarteg Eegeschafte vun UltraschnellLaseren
Déi ultrakuerz Pulsdauer vun ultraschnelle Laser gëtt dëse Systemer eenzegaarteg Eegeschaften, déi se vu laangpulséierten oder kontinuéierleche (CW) Laser ënnerscheeden. Fir sou e kuerzen Impuls ze generéieren, ass eng breet Bandbreet erfuerderlech. D'Pulsform an d'zentral Wellelängt bestëmmen déi minimal Bandbreet, déi erfuerderlech ass fir Impulser vun enger bestëmmter Dauer ze generéieren. Typesch gëtt dës Bezéiung a Bezuch op den Zäitbandbreetprodukt (TBP) beschriwwen, deen aus dem Onsécherheetsprinzip ofgeleet ass. Den TBP vum Gauss-Puls gëtt duerch déi folgend Formel gegeben: TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ ass d'Pulsdauer an Δv ass d'Frequenzbandbreet. Am Fong weist d'Equatioun, datt et eng invers Relatioun tëscht der Spektrumbandbreet an der Pulsdauer gëtt, dat heescht, datt wann d'Dauer vum Puls ofhëlt, d'Bandbreet, déi fir d'Generéiere vun dësem Puls gebraucht gëtt, zouhëlt. Figur 1 illustréiert déi minimal Bandbreet, déi gebraucht gëtt fir verschidde Pulsdaueren z'ënnerstëtzen.
Figur 1: Minimal spektral Bandbreet déi néideg ass fir z'ënnerstëtzenLaserpulsevun 10 ps (gréng), 500 fs (blo) a 50 fs (rout)
Déi technesch Erausfuerderunge vun ultraschnelle Laseren
Déi breet spektral Bandbreet, d'Spëtzeleeschtung an déi kuerz Pulsdauer vun ultraschnelle Laseren mussen an Ärem System richteg geréiert ginn. Dacks ass eng vun den einfachste Léisunge fir dës Erausfuerderungen déi breet Spektrumleeschtung vu Laseren. Wann Dir an der Vergaangenheet haaptsächlech méi laang Puls- oder Kontinuéierwellelaser benotzt hutt, kann Äre bestehenden Opstellungsbestand vun optesche Komponenten net déi voll Bandbreet vun ultraschnelle Pulsen reflektéieren oder iwwerdroen.
Laserschuedschwell
Ultraschnell Optik huet och däitlech aner a méi schwéier ze navigéieren Laserschuedschwellen (LDT) am Verglach mat méi konventionelle Laserquellen. Wann Optik dofir virgesinn assNanosekonnen-Pulslaser, LDT-Wäerter leien normalerweis an der Gréisstenuerdnung vu 5-10 J/cm2. Fir ultraschnell Optik si Wäerter vun dëser Gréisstenuerdnung praktesch onerhéiert, well LDT-Wäerter éischter an der Gréisstenuerdnung vu <1 J/cm2 leien, normalerweis méi no bei 0,3 J/cm2. Déi bedeitend Variatioun vun der LDT-Amplitude ënner verschiddene Pulsdaueren ass d'Resultat vum Laserschuedmechanismus baséiert op Pulsdaueren. Fir Nanosekonnelaser oder méi laanggepulste Laseren, ass den Haaptmechanismus, deen de Schued verursaacht, thermesch Erhëtzung. D'Beschichtungs- a Substratmaterialien vumoptesch Apparaterabsorbéiert déi afalend Photonen an erhëtzt se. Dëst kann zu enger Verzerrung vum Kristallgitter vum Material féieren. Thermesch Expansioun, Rëssbildung, Schmelz a Gitterdehnung sinn déi heefeg thermesch Schiedsmechanismen vun dësenLaserquellen.
Wéi och ëmmer, bei ultraschnelle Laseren ass d'Pulsdauer selwer méi séier wéi d'Zäitskala vum Wärmetransfer vum Laser op d'Materialgitter, sou datt den thermeschen Effekt net d'Haaptursaach vu laserinduzéierte Schued ass. Amplaz transforméiert d'Spëtzeleeschtung vum ultraschnelle Laser de Schuedmechanismus an netlinear Prozesser wéi Multiphotonenabsorptioun an Ioniséierung. Dofir ass et net méiglech, d'LDT-Bewäertung vun engem Nanosekonnenpuls einfach op déi vun engem ultraschnelle Puls ze reduzéieren, well de physikalesche Schuedmechanismus anescht ass. Dofir ass ënner de selwechte Gebrauchsbedingungen (z.B. Wellelängt, Pulsdauer a Widderhuelungsrate) en opteschen Apparat mat enger genuch héijer LDT-Bewäertung dat bescht optescht Apparat fir Är spezifesch Uwendung. Optik, déi ënner verschiddene Konditioune getest gëtt, ass net representativ fir déi tatsächlech Leeschtung vun der selwechter Optik am System.
Figur 1: Mechanismen vu Laser-induzéierte Schued mat verschiddene Pulsdaueren
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 24. Juni 2024