Ainulaadneülikiire laseresimene osa
Ultrakiire ainulaadsed omadusedlaserid
Ultrakiirete laserite ülilühike impulsi kestus annab nendele süsteemidele ainulaadsed omadused, mis eristavad neid pikaimpulss- või pidevlaine (CW) laseritest. Sellise lühikese impulsi genereerimiseks on vaja laia spektriga ribalaiust. Impulsi kuju ja keskne lainepikkus määravad kindlaks minimaalse ribalaiuse, mis on vajalik teatud kestusega impulsside genereerimiseks. Tavaliselt kirjeldatakse seda seost aja-ribalaiuse korrutise (TBP) kaudu, mis tuletatakse määramatuse põhimõttest. Gaussi impulsi TBP saadakse järgmise valemiga: TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ on impulsi kestus ja Δv on sagedusriba laius. Sisuliselt näitab võrrand, et spektri ribalaiuse ja impulsi kestuse vahel on pöördvõrdeline seos, mis tähendab, et kui impulsi kestus väheneb, suureneb selle impulsi genereerimiseks vajalik ribalaius. Joonis 1 illustreerib minimaalset ribalaiust, mis on vajalik mitme erineva impulsi kestuse toetamiseks.
Joonis 1: Toetamiseks vajalik minimaalne spektraalne ribalaiuslaserimpulsid10 ps (roheline), 500 fs (sinine) ja 50 fs (punane)
Ülikiirete laserite tehnilised väljakutsed
Ülikiirete laserite laia spektri ribalaiust, tippvõimsust ja lühikest impulsi kestust tuleb teie süsteemis korralikult hallata. Sageli on üks lihtsamaid lahendusi nendele väljakutsetele laserite laia spektriga väljund. Kui olete varem kasutanud peamiselt pikema impulsi või pidevlaine lasereid, ei pruugi teie olemasolev optiliste komponentide varu olla võimeline peegeldama või edastama ülikiirete impulsside kogu ribalaiust.
Laseri kahjustuse lävi
Samuti on ülikiire optikaga võrreldes tavapäraste laserallikatega oluliselt erinevad ja raskemini navigeeritavad laserkahjustuste künnised (LDT). Kui optika on ette nähtudnanosekundilised impulsslaserid, LDT väärtused on tavaliselt suurusjärgus 5-10 J/cm2. Ülikiire optika puhul on selle suurusjärgu väärtused praktiliselt ennekuulmatud, kuna LDT väärtused on suurema tõenäosusega suurusjärgus <1 J/cm2, tavaliselt lähemal 0,3 J/cm2. LDT amplituudi märkimisväärne varieerumine erinevatel impulsside kestustel on impulsi kestustel põhineva laserkahjustuse mehhanismi tulemus. Nanosekundiliste või pikemate laserite jaoksimpulsslaserid, peamine kahju tekitav mehhanism on termiline kuumutamine. Toote katte- ja alusmaterjalidoptilised seadmedneelavad langevad footonid ja soojendavad neid. See võib põhjustada materjali kristallvõre moonutusi. Soojuspaisumine, pragunemine, sulamine ja võre deformatsioon on nende tavalised termilise kahjustuse mehhanismid.laserallikad.
Kuid ülikiirete laserite puhul on impulsi kestus ise kiirem kui laserist materjalivõrele soojusülekande ajaskaala, seega ei ole termiline efekt laseri poolt põhjustatud kahjustuste peamine põhjus. Selle asemel muudab ülikiire laseri tippvõimsus kahjustusmehhanismi mittelineaarseteks protsessideks, nagu mitme fotoni neeldumine ja ionisatsioon. Seetõttu ei ole võimalik nanosekundilise impulsi LDT-reitingut lihtsalt kitsendada ülikiire impulsi omaks, sest kahjustuste füüsiline mehhanism on erinev. Seetõttu on samadel kasutustingimustel (nt lainepikkus, impulsi kestus ja kordussagedus) piisavalt kõrge LDT reitinguga optiline seade teie konkreetse rakenduse jaoks parim optiline seade. Erinevates tingimustes testitud optika ei esinda süsteemi sama optika tegelikku jõudlust.
Joonis 1: Laser-indutseeritud kahjustuste mehhanismid erineva impulsi kestusega
Postitusaeg: 24. juuni 2024