Өвөрмөц хэт хурдан лазер 2-р хэсэг

Өвөрмөцхэт хурдан лазерхоёрдугаар хэсэг

Тархалт ба импульсийн тархалт: Бүлгийн саатлын тархалт
Хэт хурдан лазерыг ашиглахад тулгардаг техникийн хамгийн хэцүү бэрхшээлүүдийн нэг бол эхнээс ялгарах хэт богино импульсийн үргэлжлэх хугацааг хадгалах явдал юм.лазер. Хэт хурдан импульс нь цаг хугацааны гажуудалд маш мэдрэмтгий байдаг бөгөөд энэ нь импульсийг урт болгодог. Эхний импульсийн үргэлжлэх хугацаа багасах тусам энэ нөлөө улам дорддог. Хэт хурдан лазер нь 50 секундын хугацаатай импульс ялгаруулж чаддаг ч толь, линз ашиглан импульсийг зорилтот газар руу дамжуулах эсвэл зүгээр л агаараар дамжуулж болно.

Энэ хугацааны гажуудлыг бүлгийн хоцрогдсон дисперс (GDD) буюу хоёрдугаар эрэмбийн дисперс гэж нэрлэдэг хэмжигдэхүүнийг ашиглан хэмждэг. Үнэн хэрэгтээ ультрафарт-лазер импульсийн цаг хугацааны хуваарилалтад нөлөөлж болох өндөр эрэмбийн тархалтын нэр томъёо байдаг боловч практик дээр GDD-ийн нөлөөг шалгахад л хангалттай байдаг. GDD нь өгөгдсөн материалын зузаантай шугаман пропорциональ давтамжаас хамааралтай утга юм. Линз, цонх, объективийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд зэрэг дамжуулах оптикууд нь ихэвчлэн эерэг GDD утгатай байдаг бөгөөд энэ нь нэг удаа шахсан импульс нь дамжуулагч оптикуудад ялгардаг импульсийн үргэлжлэх хугацааг өгдөг болохыг харуулж байна.лазер системүүд. Бага давтамжтай (өөрөөр хэлбэл урт долгионы урттай) бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь өндөр давтамжтай (өөрөөр хэлбэл богино долгионы урт) бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс илүү хурдан тархдаг. Импульс улам олон бодисоор дамжин өнгөрөх тусам импульсийн долгионы урт нь цаг хугацааны явцад улам бүр нэмэгдсээр байх болно. Импульсийн үргэлжлэх хугацаа богино, улмаар илүү өргөн зурвасын хувьд энэ нөлөө улам бүр нэмэгдэж, импульсийн цагийг ихээхэн гажуудуулж болно.

Хэт хурдан лазер програмууд
спектроскопи
Хэт хурдан лазерын эх үүсвэр бий болсноос хойш спектроскопи нь тэдний хэрэглээний гол чиглэлүүдийн нэг байсаар ирсэн. Импульсийн үргэлжлэх хугацааг фемтосекунд, бүр аттосекунд болгон бууруулснаар физик, хими, биологийн шинжлэх ухаанд түүхэн ажиглах боломжгүй байсан динамик үйл явцыг одоо хийж болно. Гол процессуудын нэг нь атомын хөдөлгөөн бөгөөд атомын хөдөлгөөнийг ажигласнаар фотосинтезийн уураг дахь молекулын чичиргээ, молекулын диссоциаци, энергийн шилжилт зэрэг үндсэн процессуудын шинжлэх ухааны ойлголт сайжирсан.

био дүрслэл
Оргил хүчин чадалтай хэт хурдан лазерууд нь шугаман бус процессуудыг дэмжиж, олон фотон микроскоп гэх мэт биологийн дүрслэлийн нарийвчлалыг сайжруулдаг. Олон фотоны системд биологийн орчин эсвэл флюресцент объектоос шугаман бус дохио үүсгэхийн тулд хоёр фотон орон зай, цаг хугацааны хувьд давхцах ёстой. Энэхүү шугаман бус механизм нь нэг фотоны үйл явцын судалгаанд саад учруулж буй арын флюресценцийн дохиог мэдэгдэхүйц бууруулж дүрсний нарийвчлалыг сайжруулдаг. Хялбаршуулсан дохионы дэвсгэрийг зурагт үзүүлэв. Мультифотон микроскопын жижиг өдөөлтийн бүс нь фото хоруу чанараас сэргийлж, дээжинд гэмтэл учруулахыг багасгадаг.

Зураг 1: Олон фотон микроскопын туршилт дахь цацрагийн замын жишээ диаграм

Лазер материал боловсруулах
Хэт хурдан лазерын эх үүсвэрүүд нь хэт богино импульс материалтай харьцдаг өвөрмөц арга замаар лазерын бичил боловсруулалт болон материалын боловсруулалтад хувьсгал хийсэн. Өмнө дурьдсанчлан, LDT-ийн талаар ярихдаа хэт хурдан импульсийн үргэлжлэх хугацаа нь материалын торонд дулаан тархах цаг хугацааны хуваариас илүү хурдан байдаг. Хэт хурдан лазер нь дулааны нөлөөлөлд өртсөн бүсээс хамаагүй бага хэсгийг үүсгэдэгнано секундын импульсийн лазер, үр дүнд нь зүсэлтийн алдагдал бага, илүү нарийвчлалтай боловсруулалт хийдэг. Энэ зарчим нь эмнэлгийн хэрэглээнд ч хамаатай бөгөөд ультрафарт-лазер зүсэлтийн өндөр нарийвчлал нь хүрээлэн буй эд эсийн гэмтлийг бууруулж, лазер хагалгааны үед өвчтөний мэдрэмжийг сайжруулдаг.

Аттосекундын импульс: хэт хурдан лазерын ирээдүй
Хэт хурдан лазерыг хөгжүүлэх судалгаа үргэлжилж байгаа тул импульсийн хугацаа багатай шинэ, сайжруулсан гэрлийн эх үүсвэрүүдийг боловсруулж байна. Илүү хурдан физик үйл явцын талаар ойлголттой болохын тулд олон судлаачид хэт ягаан туяаны (XUV) долгионы уртад ойролцоогоор 10-18 секундын аттосекундын импульс үүсгэхэд анхаарлаа хандуулж байна. Аттосекундын импульс нь электронуудын хөдөлгөөнийг хянах боломжийг олгодог бөгөөд электрон бүтэц, квант механикийн талаарх бидний ойлголтыг сайжруулдаг. XUV аттосекундын лазерыг үйлдвэрлэлийн процесст нэгтгэх нь хараахан мэдэгдэхүйц ахиц дэвшил гаргаагүй байгаа ч энэ чиглэлээр үргэлжилж буй судалгаа, дэвшил нь фемтосекунд, пикосекунд зэрэгтэй адил энэ технологийг лабораториос гаргаж, үйлдвэрлэлд нэвтрүүлэх нь гарцаагүй.лазерын эх үүсвэрүүд.