Eenzegaarteg ultraschnell Laser Deel zwee

Eenzegaartegultraschnelle Laserzweeten Deel

Dispersioun a Pulsverbreedung: Gruppenverzögerungsdispersioun
Eng vun de schwieregste techneschen Erausfuerderungen, déi beim Gebrauch vun ultraschnelle Laseren entstinn, ass d'Dauer vun den ultrakuerzen Impulser, déi ufanks vum ... ausgestraalt ginn, ze erhalen.LaserUltraschnell Impulser si ganz ufälleg fir Zäitverzerrung, wouduerch d'Impulser méi laang daueren. Dësen Effekt gëtt méi schlëmm, wann d'Dauer vum initialen Impuls verkierzt gëtt. Wärend ultraschnell Laser Impulser mat enger Dauer vu 50 Sekonnen ausstëlle kënnen, kënne se an der Zäit verstäerkt ginn, andeems Spigelen a Lënsen benotzt ginn, fir den Impuls op d'Zilpositioun ze iwwerdroen, oder souguer nëmmen duerch d'Loft ze iwwerdroen.

Dës Zäitverzerrung gëtt mat enger Moossnam quantifizéiert, déi Gruppenverzögert Dispersioun (GDD) genannt gëtt, och bekannt als Dispersioun vun zweeter Uerdnung. Tatsächlech gëtt et och Dispersiounstermer vun héijer Uerdnung, déi d'Zäitverdeelung vun Ultrafart-Laserimpulser beaflosse kënnen, awer an der Praxis ass et normalerweis genuch, just den Effekt vun der GDD z'ënnersichen. GDD ass e frequenzofhängege Wäert, deen linear proportional zu der Déckt vun engem bestëmmte Material ass. Transmissiounsoptik wéi Lënsen-, Fënster- an Objektivkomponenten hunn typescherweis positiv GDD-Wäerter, wat drop hiweist, datt eemol kompriméiert Impulser der Transmissiounsoptik eng méi laang Pulsdauer kënne ginn wéi déi, déi vun ... ausgestraalt ginn.LasersystemerKomponenten mat méi niddrege Frequenzen (dh méi laange Wellelängten) propagéiere méi séier wéi Komponenten mat méi héije Frequenzen (dh méi kuerze Wellelängten). Wann den Impuls duerch ëmmer méi Matière geet, wäert d'Wellelängt am Impuls sech ëmmer méi wäit an der Zäit verlängeren. Bei méi kuerzen Impulsdaueren, an dofir méi breede Bandbreeten, gëtt dësen Effekt weider iwwerdriwwen a kann zu enger bedeitender Verzerrung vun der Impulszäit féieren.

Ultraschnell Laserapplikatiounen
Spektroskopie
Zënter dem Opkomme vun ultraschnelle Laserquellen ass d'Spektroskopie ee vun hiren Haaptapplikatiounsberäicher. Duerch d'Reduktioun vun der Pulsdauer op Femtosekonnen oder souguer Attosekonnen kënnen elo dynamesch Prozesser an der Physik, Chimie a Biologie erreecht ginn, déi fréier net ze observéieren waren. Ee vun de Schlësselprozesser ass d'Atombewegung, an d'Observatioun vun der Atombewegung huet dat wëssenschaftlecht Verständnis vu fundamentale Prozesser wéi molekular Schwéngung, molekular Dissoziatioun an Energietransfer a photosynthetesche Proteinen verbessert.

Bioimaging
Ultraschnell Laser mat Spëtzeleistung ënnerstëtzen netlinear Prozesser a verbesseren d'Opléisung fir biologesch Bildgebung, wéi zum Beispill Multiphotonenmikroskopie. An engem Multiphotonensystem mussen zwou Photonen sech a Raum an Zäit iwwerlappen, fir en netlineart Signal vun engem biologesche Medium oder engem fluoreszenten Zil ze generéieren. Dëse netlineare Mechanismus verbessert d'Bildgebungsopléisung andeems en d'Hannergrondfluoreszenzsignaler, déi Studien iwwer Eenzelphotonenprozesser plagéieren, däitlech reduzéiert. Den vereinfachte Signalhannergrond gëtt illustréiert. Déi méi kleng Anregungsregioun vum Multiphotonenmikroskop verhënnert och Phototoxizitéit a miniméiert Schied un der Prouf.

Figur 1: E Beispilldiagramm vun engem Strahlwee an engem Multiphotonenmikroskop-Experiment

Lasermaterialveraarbechtung
Ultraschnell Laserquellen hunn och d'Mikrobearbechtung vun der Laser an d'Materialveraarbechtung revolutionéiert wéinst der eenzegaarteger Aart a Weis, wéi ultrakuerz Impulser mat Materialien interagéieren. Wéi virdru scho gesot, ass d'ultraschnell Pulsdauer bei der Diskussioun iwwer LDT méi séier wéi d'Zäitskala vun der Hëtztdiffusioun an de Gitter vum Material. Ultraschnell Laser produzéieren eng vill méi kleng Hëtztbeaflosst Zon wéi ...Nanosekonnen-Pulslaserwat zu méi niddrege Schnëttverloschter a méi präziser Bearbechtung féiert. Dëse Prinzip ass och op medizinesch Uwendungen uwendbar, wou déi erhéicht Präzisioun vum Ultrafart-Laserschneiden hëlleft, Schied un der Ëmgéigendgewebe ze reduzéieren an d'Patientenerfahrung während der Laserchirurgie verbessert.

Attosekondenimpulser: d'Zukunft vun ultraschnelle Laseren
Well d'Fuerschung weiderhin ultraschnelle Laser virukënnt, ginn nei a verbessert Liichtquellen mat méi kuerzen Pulsdaueren entwéckelt. Fir Abléck an méi séier physikalesch Prozesser ze kréien, konzentréiere sech vill Fuerscher op d'Generéierung vun Attosekondenimpulser - ongeféier 10-18 Sekonnen am extremen ultraviolett (XUV) Wellelängteberäich. Attosekondenimpulser erlaben d'Verfollegung vun der Elektronebewegung a verbesseren eist Verständnis vun der elektronescher Struktur an der Quantemechanik. Wärend d'Integratioun vun XUV-Attosekondenlaser an industriell Prozesser nach keng wesentlech Fortschrëtter gemaach huet, wäert déi lafend Fuerschung an d'Fortschrëtter an dësem Beräich dës Technologie bal sécher aus dem Laboratoire an an d'Produktioun drécken, wéi et de Fall mat Femtosekonden a Pikosekonden war.Laserquellen.