Импульсийн лазерын тойм

-ийн тоймимпульсийн лазерууд

Үүсгэх хамгийн шууд аргалазеримпульс нь тасралтгүй лазерын гадна талд модулятор нэмэх явдал юм. Энэ арга нь энгийн хэдий ч хамгийн хурдан пикосекундын импульсийг гаргаж чаддаг боловч зарцуулсан гэрлийн энерги болон оргил хүч нь тасралтгүй гэрлийн хүчнээс хэтэрч болохгүй. Тиймээс лазерын импульс үүсгэх илүү үр дүнтэй арга бол лазерын хөндийд модуляц хийх, импульсийн галт тэрэгний тасалдлын үед энергийг хуримтлуулж, цаг тухайд нь гаргах явдал юм. Лазерын хөндийн модуляцаар импульс үүсгэхэд ашигладаг дөрвөн нийтлэг арга бол олз солих, Q-шилжүүлэх (алдагдал шилжүүлэх), хөндийг хоослох, горимыг түгжих арга юм.

Ашиглалтын унтраалга нь насосны хүчийг өөрчлөх замаар богино импульс үүсгэдэг. Жишээлбэл, хагас дамжуулагчийн нэмэгдэлтэй лазерууд нь одоогийн модуляцаар хэдэн наносекундээс зуун пикосекунд хүртэл импульс үүсгэж чаддаг. Хэдийгээр импульсийн энерги бага боловч энэ арга нь давталтын давтамж, импульсийн өргөнийг тохируулах боломжтой гэх мэт маш уян хатан арга юм. 2018 онд Токиогийн Их Сургуулийн судлаачид 40 жилийн турш үргэлжилсэн техникийн сааталд гарсан амжилтыг илэрхийлсэн фемтосекундийн өсөлттэй хагас дамжуулагч лазерын тухай мэдээлсэн.

Хүчтэй наносекундын импульс нь ерөнхийдөө Q-шилжүүлэгч лазераар үүсгэгддэг бөгөөд тэдгээр нь хөндийд хэд хэдэн тойрог замд ялгардаг бөгөөд импульсийн энерги нь системийн хэмжээнээс хамааран хэдэн миллижоулаас хэдэн жоуль хүртэл байдаг. Дунд зэргийн энерги (ерөнхийдөө 1 мкЖ-ээс бага) пикосекунд ба фемтосекундын импульс нь голчлон горим түгжигдсэн лазераар үүсгэгддэг. Лазер резонаторт тасралтгүй ажилладаг нэг буюу хэд хэдэн хэт богино импульс байдаг. Хөндий доторх импульс бүр нь гаралтын холболтын толин тусгалаар импульс дамжуулдаг бөгөөд давтамж нь ерөнхийдөө 10 МГц-ээс 100 ГГц хооронд байдаг. Доорх зурагт бүрэн хэвийн дисперсийн (ANDi) диссипатив солитон фемтосекундийг харуулав.шилэн лазер төхөөрөмж, тэдгээрийн ихэнхийг Thorlabs стандарт бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг (шийтэн, линз, холбох ба нүүлгэн шилжүүлэх хүснэгт) ашиглан барьж болно.

Хөндий хоослох аргыг ашиглаж болноQ-свичтэй лазеруудбага давтамжтай импульсийн энергийг нэмэгдүүлэхийн тулд богино импульс ба горим түгжигдсэн лазерыг авах.

Цагийн домэйн ба давтамжийн домэйн импульс
Цаг хугацааны импульсийн шугаман хэлбэр нь ерөнхийдөө харьцангуй энгийн бөгөөд Гауссын болон sech² функцээр илэрхийлж болно. Импульсийн цагийг (мөн импульсийн өргөн гэж нэрлэдэг) ихэвчлэн хагас өндрийн өргөн (FWHM) утгаар илэрхийлэгддэг, өөрөөр хэлбэл оптик хүч нь оргил чадлын хагасаас багагүй өргөн; Q-switched лазер нь нано секундын богино импульс үүсгэдэг
Горим түгжигдсэн лазерууд нь хэдэн арван пикосекундаас фемтосекунд хүртэлх дарааллаар хэт богино импульс (USP) үүсгэдэг. Өндөр хурдны электрон төхөөрөмж нь зөвхөн хэдэн арван пикосекунд хүртэл хэмжиж чаддаг бөгөөд богино импульсийг зөвхөн автокоррелятор, FROG, SPIDER гэх мэт цэвэр оптик технологиор хэмжиж болно. Наносекунд ба түүнээс дээш импульс нь хол зайд ч гэсэн импульсийн өргөнөө бараг өөрчилдөггүй ч хэт богино импульс янз бүрийн хүчин зүйлээс шалтгаалж болно:

Тархалтын үр дүнд импульс их хэмжээгээр өргөжиж болох боловч эсрэг тархалтаар дахин шахаж болно. Дараах диаграмм нь Thorlabs фемтосекунд импульсийн компрессор микроскопын тархалтыг хэрхэн нөхөж байгааг харуулж байна.

Шугаман бус байдал нь ерөнхийдөө импульсийн өргөнд шууд нөлөөлдөггүй, гэхдээ энэ нь зурвасын өргөнийг өргөжүүлж, тархалтын үед импульс тархахад илүү мэдрэмтгий болгодог. Ямар ч төрлийн утас, түүний дотор хязгаарлагдмал зурвасын өргөнтэй бусад олз зөөвөрлөгч нь зурвасын өргөн эсвэл хэт богино импульсийн хэлбэрт нөлөөлж болох ба зурвасын өргөн буурах нь цаг хугацааны хувьд өргөжихөд хүргэдэг; Хүчтэй жиргэх импульсийн өргөн нь спектрийн нарийсалтаар богиносдог тохиолдол бас байдаг.