Ainulaadneultrafast -laseresimene osa
Ultrafasti ainulaadsed omadusedlaserid
Ultrafastide laserite ülipõhja-impulsi kestus annab neile süsteemidele ainulaadsed omadused, mis eristavad neid pika impulsi või pideva laine (CW) laseritest. Sellise lühikese impulsi genereerimiseks on vajalik lai spektri ribalaius. Impulsi kuju ja keskne lainepikkus määravad minimaalse ribalaiuse, mis on vajalik konkreetse kestusega impulsside genereerimiseks. Tavaliselt kirjeldatakse seda suhet ajaribalaiuse toote (TBP) osas, mis tuleneb määramatuse põhimõttest. Gaussi impulsi TBP saadakse järgmise valemiga: Tbpgaussian = ΔτΔν≈0,441
Δτ on impulsi kestus ja ΔV on sagedusribalaius. Sisuliselt näitab võrrand, et spektri ribalaiuse ja impulsi kestuse vahel on pöördvõrdeline seos, mis tähendab, et impulsi kestuse vähenedes on selle impulsi genereerimiseks vajalik ribalaius. Joonis 1 illustreerib minimaalset ribalaiust, mis on vajalik mitme erineva impulsi kestuse toetamiseks.
Joonis 1: toetamiseks on vaja minimaalset spektri ribalaiustlaserimpulsse10 ps (roheline), 500 fs (sinine) ja 50 fs (punane)
Ultrafasti laserite tehnilised väljakutsed
Ultrafasti laserite laia spektri ribalaiuse, tippvõimsuse ja lühikese impulsi kestust tuleb teie süsteemis korralikult hallata. Sageli on nende väljakutsete jaoks üks lihtsamaid lahendusi laserite lai spektri väljund. Kui olete minevikus kasutanud peamiselt pikemat pulssi või pidevat lainelist lasereid, ei pruugi teie olemasolev optiliste komponentide varud olla võimelised kajastama ega edastama ultrafastide impulsside täielikku ribalaiust.
Laserkahjustuse lävi
Ultrafasti optikal on ka oluliselt erinev ja raskem laserkahjustuste künnistes (LDT) navigeerida võrreldes tavapärasemate laserallikatega. Kui optika on ette nähtudNanosekundi pulseeritud laserid, LDT väärtused on tavaliselt suurusjärgus 5-10 J/cm2. Ultrafast -optika korral on sellise ulatusega väärtused praktiliselt ennekuulmatud, kuna LDT väärtused on tõenäolisemalt suurusjärgus <1 j/cm2, tavaliselt lähemal 0,3 J/cm2. LDT amplituudi oluline varieeruvus erinevate impulsi kestuse korral on impulsi kestustel põhineva laserkahjustuse mehhanismi tulemus. Nanosekundiliste laserite jaoks või kauempulseeritud laserid, peamine mehhanism, mis põhjustab kahjustusi, on termiline kuumutamine. Katte- ja substraadimaterjalidoptilised seadmedneelake juhuslikke footoneid ja kuumutage neid. See võib põhjustada materjali kristallvõre moonutamist. Nende soojuspaisumine, pragunemine, sulamine ja võre tüvi on nende tavalised soojuskahjustusmehhanismidlaserallikad.
Ultrafastide laserite puhul on impulsi kestus ise kiirem kui soojusülekande ajaskaala laserist materjali võrele, seega ei ole termiline efekt laseriga põhjustatud kahjustuste peamine põhjus. Selle asemel muudab ultrafastlaseri tippvõimsus kahjustusmehhanismi mittelineaarseteks protsessideks, näiteks mitmefotoni imendumine ja ioniseerimine. Seetõttu ei ole võimalik Nanosekundi impulsi LDT -reitingut lihtsalt vähendada ultrafastilise impulsiga, kuna kahjustuste füüsiline mehhanism on erinev. Seetõttu on samades kasutustingimustes (nt lainepikkus, impulsi kestus ja kordus kiirus) optiline seade, millel on piisavalt kõrge LDT reiting, teie konkreetse rakenduse jaoks parim optiline seade. Erinevates tingimustes testitud optika ei esinda sama optika tegelikku jõudlust süsteemis.
Joonis 1: Erinevate impulsi kestustega laserkahjustuste mehhanismid
Postiaeg: 24. juuni 20124