Ainulaadneülikiire laseresimene osa
Ülikiirete ainulaadsed omadusedlaserid
Ülikiirete laserite ülilühike impulsi kestus annab neile süsteemidele ainulaadsed omadused, mis eristavad neid pika impulsi või pidevlaine (CW) laseritest. Sellise lühikese impulsi genereerimiseks on vaja laia spektri ribalaiust. Impulsi kuju ja keskne lainepikkus määravad minimaalse ribalaiuse, mis on vajalik teatud kestusega impulsside genereerimiseks. Tavaliselt kirjeldatakse seda seost aja-ribalaiuse korrutisega (TBP), mis tuletatakse määramatuse printsiibist. Gaussi impulsi TBP on antud järgmise valemiga: TBP Gaussian=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 suureneb selle impulsi genereerimiseks vajalik ribalaius. Joonis 1 illustreerib minimaalset ribalaiust, mis on vajalik mitme erineva impulsi kestuse toetamiseks.
Joonis 1: Minimaalne spektraalne ribalaius, mis on vajalik toetamisekslaserimpulsid10 ps (roheline), 500 fs (sinine) ja 50 fs (punane)
Ülikiirete laserite tehnilised väljakutsed
Ülikiirete laserite laia spektraalribalaiust, tippvõimsust ja lühikest impulsi kestust tuleb teie süsteemis korralikult hallata. Sageli on nende probleemide lahendamiseks üks lihtsamaid lahendusi 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
Ülikiirel optikal on ka oluliselt erinevad ja raskemini navigeeritavad laserkahjustuste läved (LDT) võrreldes tavapäraste laserallikatega. Kui optika on ette nähtudnanosekundilised impulsslaserid, LDT väärtused on tavaliselt suurusjärgus 5–10 J/cm2. Ülikiire optika puhul on sellise suurusega väärtused praktiliselt ennekuulmatud, kuna LDT väärtused on tõenäolisemalt suurusjärgus <1 J/cm2, tavaliselt lähemal 0,3 J/cm2-le. LDT amplituudi oluline varieerumine erinevate impulsi kestuste korral on laseri kahjustusmehhanismi tulemus, mis põhineb impulsi kestustel. Nanosekundiliste või pikemate laserite puhulimpulsslaserid, peamine kahjustusi põhjustav mehhanism on termiline kuumenemine. Katte- ja alusmaterjalidoptilised seadmedneelavad langevaid footoneid ja kuumutavad neid. See võib viia materjali kristallvõre moonutumiseni. Soojuspaisumine, pragunemine, sulamine ja võre pinge on nende materjalide tavalised termilise kahjustuse mehhanismid.laserallikad.
Ülikiirete laserite puhul on impulsi kestus ise kiirem kui soojusülekande ajaskaala laserist materjali võresse, seega ei ole termiline efekt laseri põhjustatud kahjustuste peamine põhjus. Selle asemel muudab ülikiire laseri tippvõimsus kahjustusmehhanismi mittelineaarseteks protsessideks, nagu mitme footoni neeldumine ja ionisatsioon. Seetõttu ei ole võimalik nanosekundilise impulsi LDT-reitingut lihtsalt kitsendada ülikiire impulsi omaks, kuna kahjustuse füüsikaline mehhanism on erinev. Seetõttu on samadel kasutustingimustel (nt lainepikkus, impulsi kestus ja kordumissagedus) piisavalt kõrge LDT-reitinguga optiline seade teie konkreetse rakenduse jaoks parim optiline seade. Erinevates tingimustes testitud optika ei esinda sama optika tegelikku jõudlust süsteemis.
Joonis 1: Laseriga tekitatud kahjustuste mehhanismid erineva impulsi kestuse korral
Postituse aeg: 24. juuni 2024