Ainulaadneultrafast -laserteine osa
Dispersioon ja pulsi levik: rühma viivitus dispersioon
Üks kõige keerulisemaid tehnilisi väljakutseid, mis ultrafastide laserite kasutamisel kokku puutublaser. Ultrafast -impulsid on väga vastuvõtlikud ajaliselt moonutamisele, mis muudab impulsid pikemaks. See efekt süveneb, kui algse impulsi kestus lüheneb. Kuigi ultrafast -laserid võivad impulsse kiirgada 50 sekundiga, saab neid õigel ajal võimendada, kasutades peeglite ja läätsi, et edastada impulss sihtkohta või isegi lihtsalt impulsi õhu kaudu edastada.
See aja moonutamine kvantifitseeritakse, kasutades meetmet, mida nimetatakse rühma hilinenud dispersiooniks (GDD), tuntud ka kui teise astme dispersioon. Tegelikult on ka kõrgema järgu hajutatustingimusi, mis võivad mõjutada ultra-laserimpulsside aja jaotust, kuid praktikas piisab tavaliselt lihtsalt GDD mõju uurimiseks. GDD on sagedusest sõltuv väärtus, mis on lineaarselt võrdeline antud materjali paksusega. Ülekandeoptika, nagu läätse, aken ja objektiivkomponendid, on tavaliselt positiivsed GDD väärtused, mis näitab, et kord kokkusurutud impulsid võivad anda ülekandeoptikale pikema impulsi kestuse kui need, mis on kiirganudlasersüsteemid. Madalamate sagedustega komponendid (st pikemad lainepikkused) levivad kiiremini kui kõrgema sagedusega komponendid (st lühemad lainepikkused). Kuna pulss läbib üha enam ainet, ulatub pulsi lainepikkus ajas jätkuvalt. Lühemate impulsi kestuse ja seetõttu laiema ribalaiuse korral on see efekt veelgi liialdatud ja see võib põhjustada märkimisväärset impulsi aja moonutamist.
Ultrafasti laserrakendused
spektroskoopia
Alates ultrafastide laseriallikate tulekust on spektroskoopia olnud üks nende peamisi rakenduspiirkondi. Vähendades impulsi kestust femtosekunditesse või isegi antsekunditesse, saab füüsika, keemia ja bioloogia dünaamilisi protsesse, mida ajalooliselt võimatu jälgida, nüüd saavutada. Üks peamisi protsesse on aatomi liikumine ja aatomiliikumise vaatlus on parandanud põhiprotsesside, näiteks molekulaarse vibratsiooni, molekulaarse dissotsiatsiooni ja energiaülekande teaduslikku mõistmist fotosünteetilistes valkudes.
bioiming
Maksimaalne võimsus laserid toetavad mittelineaarseid protsesse ja parandavad bioloogilise pildistamise eraldusvõimet, näiteks mitmefotoni mikroskoopiat. Mitmefotoni süsteemis peavad bioloogilisest söötmest või fluorestsents sihtmärgist mittelineaarse signaali genereerimiseks kaks footonit kattuma ruumis ja ajas. See mittelineaarne mehhanism parandab kuvamise eraldusvõimet, vähendades oluliselt taustafluorestsentsi signaale, mis on ühefotoonide protsesside katku uuringud. Illustreeritud on lihtsustatud signaali taust. Multifotoonse mikroskoobi väiksem ergutuspiirkond hoiab ära ka fototoksilisuse ja minimeerib proovi kahjustusi.
Joonis 1: mitmefotoni mikroskoobi katses valgusraja näidisskeem
Lasermaterjali töötlemine
Ultrafast -laseriallikad on revolutsiooniliselt revolutsiooniliselt revolutsiooniliselt teinud mikromaterjali ja materjali töötlemise ainulaadse viisi tõttu, kuidas ultrašort impulsid interakteeruvad materjalidega. Nagu varem mainitud, on LDT arutamisel ultrafastilise impulsi kestus kiirem kui soojuse difusiooni ajakava materjali võrele. Ülikiire laserid annavad palju väiksema soojust mõjutatud tsooni kuiNanosekundi pulseeritud laserid, mille tulemuseks on madalam sisselõikekaod ja täpsem töötlemine. See põhimõte on rakendatav ka meditsiiniliste rakenduste jaoks, kus ultra-laserraiumise suurenenud täpsus aitab vähendada ümbritseva kudede kahjustusi ja parandab patsiendi kogemusi laseroperatsiooni ajal.
Attosekundid impulsid: ultrafastide laserite tulevik
Kuna uuringud jätkavad ultrafastide laserite edendamist, arendatakse uusi ja täiustatud valgusallikaid lühema pulsi kestusega. Kiiremate füüsiliste protsesside ülevaate saamiseks keskenduvad paljud teadlased attosekundiliste impulsside genereerimisele-umbes 10–18 s äärmuslikus ultraviolettkiirguse (XUV) lainepikkuse vahemikus. Attosekundid impulsid võimaldavad jälgida elektronide liikumist ja parandada meie arusaamist elektroonilisest struktuurist ja kvantmehaanikast. Kuigi XUV attosekundi laserite integreerimine tööstusprotsessidesse pole veel märkimisväärseid edusamme teinud, lükkavad pidevad uuringud ja edusammud selle tehnoloogia peaaegu kindlasti laborist välja ja tootmisesse, nagu see on olnud femtosekundi ja pikosekundi puhullaserallikad.
Postiaeg: 25. juuni2024