Impulsslaserite ülevaade

Ülevaadeimpulsslaserid

Kõige otsesem viis genereerimisekslaserImpulsside genereerimise peamine eesmärk on lisada pideva laseri välisküljele modulaator. See meetod võimaldab küll toota kiireimaid pikosekundilisi impulsse, kuid kaotsimineva valguse energia ja tippvõimsus ei saa ületada pidevat valguse võimsust. Seetõttu on laserimpulsside genereerimiseks tõhusam viis moduleerida laserõõnes, salvestades energiat impulsside jada väljalülitusajal ja vabastades selle sisselülitusajal. Neli levinumat tehnikat impulsside genereerimiseks laserõõne modulatsiooni abil on võimenduse lülitamine, Q-lülitus (kadude lülitamine), õõnsuse tühjendamine ja moodilukustus.

Võimenduslüliti genereerib lühikesi impulsse pumba võimsuse moduleerimise teel. Näiteks pooljuhtvõimendusega lülitatavad laserid suudavad voolu moduleerimise abil genereerida impulsse mõnest nanosekundist saja pikosekundini. Kuigi impulsi energia on madal, on see meetod väga paindlik, pakkudes näiteks reguleeritavat kordussagedust ja impulsi laiust. 2018. aastal teatasid Tokyo ülikooli teadlased femtosekundilisest võimendusega lülitatavast pooljuhtlaserist, mis kujutas endast läbimurret 40-aastases tehnilises kitsaskohas.

Tugevaid nanosekundilisi impulsse genereerivad üldiselt Q-lülitatavad laserid, mis kiirguvad õõnsuses mitme edasi-tagasi tsüklina ja impulsi energia on vahemikus mõnest millidžaulist kuni mitme džaulinini, olenevalt süsteemi suurusest. Keskmise energiaga (üldiselt alla 1 μJ) pikosekundilisi ja femtosekundilisi impulsse genereerivad peamiselt moodilukustatud laserid. Laserresonaatoris on üks või mitu ülilühikest impulssi, mis tsükliliselt pidevalt tsüklivad. Iga õõnsusesisene impulss edastab impulsi läbi väljundühenduse peegli ja ümberlülitussagedus on üldiselt vahemikus 10 MHz kuni 100 GHz. Allolev joonis näitab täielikult normaalse dispersiooniga (ANDi) dissipatiivset solitoni femtosekundilist...kiudlaserseade, millest enamiku saab ehitada Thorlabsi standardkomponentide (kiud, lääts, kinnitus ja nihkelaud) abil.

Õõnsuste tühjendamise tehnikat saab kasutadaQ-lülitatavad laseridlühemate impulsside saamiseks ja moodilukustatud laserite saamiseks impulsienergia suurendamiseks madalama refraktsusega.

Aja- ja sagedusdomeeni impulsid
Impulsi lineaarne kuju ajas on üldiselt suhteliselt lihtne ja seda saab väljendada Gaussi ja sech² funktsioonide abil. Impulsi aega (tuntud ka kui impulsi laiust) väljendatakse kõige sagedamini poolkõrguse laiuse (FWHM) väärtusega, st laiusega, mille ulatuses optiline võimsus on vähemalt pool tippvõimsusest; Q-lülituslaser genereerib nanosekundilisi lühikesi impulsse läbi
Moodilukustusega laserid tekitavad ülilühikesi impulsse (USP) kümnete pikosekundite kuni femtosekundite suurusjärgus. Kiire elektroonika suudab mõõta vaid kuni kümneid pikosekundeid ja lühemaid impulsse saab mõõta ainult puhtoptiliste tehnoloogiatega, nagu autokorrelaatorid, FROG ja SPIDER. Kuigi nanosekundilised või pikemad impulsid ei muuda oma impulsi laiust isegi pikkade vahemaade korral peaaegu üldse, võivad ülilühikesi impulsse mõjutada mitmesugused tegurid:

Dispersioon võib põhjustada impulsi suure laienemise, kuid seda saab uuesti kokku suruda vastupidise dispersiooniga. Järgmine diagramm näitab, kuidas Thorlabsi femtosekundiline impulsskompressor kompenseerib mikroskoobi dispersiooni.

Mittelineaarsus üldiselt ei mõjuta otseselt impulsi laiust, kuid see laiendab ribalaiust, muutes impulsi levimise ajal hajumisele vastuvõtlikumaks. Igasugune kiud, sealhulgas muud piiratud ribalaiusega võimenduskeskkonnad, võivad mõjutada ribalaiuse või ülilühikese impulsi kuju ning ribalaiuse vähenemine võib viia ajalise laienemiseni; Samuti on juhtumeid, kus tugevalt säutsuva impulsi impulsi laius lüheneb, kui spekter kitseneb.