Överblick avpulserande lasrar
Det mest direkta sättet att genereralaserpulser är att lägga till en modulator på utsidan av den kontinuerliga lasern.Denna metod kan producera den snabbaste pikosekundpulsen, även om den är enkel, men slöseri med ljusenergi och toppeffekt kan inte överstiga kontinuerlig ljuseffekt.Därför är ett mer effektivt sätt att generera laserpulser att modulera i laserkaviteten, lagra energi vid avstängningstid för pulståget och släppa den i tid.De fyra vanliga teknikerna som används för att generera pulser genom laserkavitetsmodulering är förstärkningsväxling, Q-växling (förlustväxling), hålrumstömning och lägeslåsning.
Förstärkningsbrytaren genererar korta pulser genom att modulera pumpeffekten.Till exempel kan halvledarförstärkningsomkopplade lasrar generera pulser från några nanosekunder till hundra pikosekunder genom strömmodulering.Även om pulsenergin är låg är denna metod mycket flexibel, som att tillhandahålla justerbar repetitionsfrekvens och pulsbredd.Under 2018 rapporterade forskare vid University of Tokyo en femtosekundsförstärkningskopplad halvledarlaser, vilket representerade ett genombrott i en 40-årig teknisk flaskhals.
Starka nanosekundpulser genereras i allmänhet av Q-switchade lasrar, som sänds ut i flera rundor i kaviteten, och pulsenergin ligger i intervallet flera millijoule till flera joule, beroende på storleken på systemet.Mediumenergi (i allmänhet under 1 μJ) pikosekund- och femtosekundpulser genereras huvudsakligen av modlåsta lasrar.Det finns en eller flera ultrakorta pulser i laserresonatorn som cyklar kontinuerligt.Varje intrakavitetspuls sänder en puls genom utgångskopplingsspegeln, och frekvensen är vanligtvis mellan 10 MHz och 100 GHz.Figuren nedan visar en helt normal dispersion (ANDi) dissipativ soliton femtosekundfiberlaseranordning, varav de flesta kan byggas med Thorlabs standardkomponenter (fiber, lins, fäste och förskjutningsbord).
Kavitetstömningsteknik kan användas förQ-switchade lasrarför att erhålla kortare pulser och modlåsta lasrar för att öka pulsenergin med lägre frekvens.
Tidsdomän och frekvensdomänpulser
Den linjära formen av pulsen med tiden är i allmänhet relativt enkel och kan uttryckas med Gauss- och sech²-funktioner.Pulstiden (även känd som pulsbredd) uttrycks oftast av värdet på halvhöjdsbredden (FWHM), det vill säga den bredd över vilken den optiska effekten är minst hälften av toppeffekten;Q-switchad laser genererar korta nanosekunderspulser igenom
Lägeslåsta lasrar producerar ultrakorta pulser (USP) i storleksordningen tiotals pikosekunder till femtosekunder.Höghastighetselektronik kan bara mäta upp till tiotals pikosekunder, och kortare pulser kan bara mätas med rent optiska teknologier som autokorrelatorer, FROG och SPIDER.Medan nanosekundspulser eller längre pulser knappast ändrar sin pulsbredd när de färdas, även över långa avstånd, kan ultrakorta pulser påverkas av en mängd olika faktorer:
Dispersion kan resultera i en stor pulsbreddning, men kan återkomprimeras med motsatt dispersion.Följande diagram visar hur Thorlabs femtosekundspulskompressor kompenserar för mikroskopspridning.
Icke-linjäritet påverkar i allmänhet inte pulsbredden direkt, men den breddar bandbredden, vilket gör pulsen mer mottaglig för spridning under fortplantning.Vilken typ av fiber som helst, inklusive andra förstärkningsmedier med begränsad bandbredd, kan påverka formen på bandbredden eller ultrakort puls, och en minskning av bandbredden kan leda till en breddning i tiden;Det finns också fall där pulsbredden på den starkt kvittrade pulsen blir kortare när spektrumet blir smalare.
Posttid: 2024-05-05