Unikultrasnabb laserdel ett
Unika egenskaper hos ultrafastlasers
Den ultrakort pulsvaraktigheten för ultrafasta lasrar ger dessa system unika egenskaper som skiljer dem från lasrar med lång puls eller kontinuerlig våg (CW). För att generera en så kort puls krävs en bred spektrumbandbredd. Pulsformen och den centrala våglängden bestämmer den minsta bandbredd som krävs för att generera pulser av en viss varaktighet. Vanligtvis beskrivs detta förhållande i termer av tidsbandbreddprodukten (TBP), som härrör från osäkerhetsprincipen. TBP för den gaussiska pulsen ges av följande formel: tbpgaussian = Δτδν≈0.441
Δτ är pulsvaraktigheten och ΔV är frekvensbandbredden. I huvudsak visar ekvationen att det finns ett omvänt samband mellan spektrumbandbredd och pulsvaraktighet, vilket innebär att när pulsens varaktighet minskar, krävs bandbredden för att generera den pulsen. Figur 1 illustrerar den minsta bandbredd som krävs för att stödja flera olika pulsvaror.
Bild 1: Minsta spektrala bandbredd som krävs för att stödjalaserpulserav 10 ps (grön), 500 fs (blå) och 50 fs (röd)
De tekniska utmaningarna för ultrasnabba lasrar
Den breda spektrala bandbredden, toppeffekten och kort pulsvaraktighet för ultrafasta lasrar måste hanteras korrekt i ditt system. Ofta är en av de enklaste lösningarna på dessa utmaningar den breda spektrumproduktionen från lasrar. Om du främst har använt längre puls- eller kontinuerliga våglasrar tidigare, kanske ditt befintliga lager av optiska komponenter inte kan reflektera eller överföra hela bandbredden för ultrafasta pulser.
Laserskador tröskel
Ultrafast optik har också betydligt annorlunda och svårare att navigera laserskador (LDT) jämfört med mer konventionella laserkällor. När optik tillhandahållsnanosekund pulserade lasrar, LDT-värden är vanligtvis i storleksordningen 5-10 J/CM2. För ultrasnabb optik är värden i denna storlek praktiskt taget okända, eftersom LDT -värden är mer benägna att vara i storleksordningen <1 J/cm2, vanligtvis närmare 0,3 J/cm2. Den betydande variationen av LDT -amplituden under olika pulsvaror är resultatet av laserskadmekanism baserat på pulsvaraktigheter. För nanosekundslasrar eller längrepulserade lasrar, den huvudsakliga mekanismen som orsakar skador är termisk uppvärmning. Beläggnings- och substratmaterialet föroptiska enheterAbsorbera infallsfotonerna och värma dem. Detta kan leda till snedvridning av materialets kristallgitter. Termisk expansion, sprickbildning, smältning och gitterstam är de vanliga mekanismerna för termiska skadorlaserkällor.
För ultrasnabba lasrar är emellertid själva pulsvaraktigheten snabbare än tidsskalan för värmeöverföring från lasern till materialgitteret, så den termiska effekten är inte den främsta orsaken till laserinducerad skada. Istället förvandlar den högsta kraften för den ultrafast laser skademekanismen till olinjära processer såsom multi-fotonabsorption och jonisering. Det är därför det inte är möjligt att helt enkelt begränsa LDT -klassificeringen av en nanosekund puls till den för en ultrasnabb puls, eftersom den fysiska mekanismen för skador är annorlunda. Därför, under samma användningsvillkor (t.ex. våglängd, pulsvaraktighet och repetitionshastighet), kommer en optisk enhet med en tillräckligt hög LDT -klassificering att vara den bästa optiska enheten för din specifika applikation. Optik som testas under olika förhållanden är inte representativa för den faktiska prestanda för samma optik i systemet.
Bild 1: Mekanismer för laserinducerad skada med olika pulsvaraktigheter
Posttid: jun-24-2024