Visió general dels làsers polsats

Visió general delàsers polsats

La forma més directa de generarlàserpolsos és afegir un modulador a l'exterior del làser continu.Aquest mètode pot produir el pols de picosegons més ràpid, tot i que és senzill, però el malbaratament d'energia lumínica i la potència màxima no poden superar la potència de llum contínua.Per tant, una manera més eficient de generar polsos làser és modular a la cavitat del làser, emmagatzemar energia en el temps de desactivació del tren de polsos i alliberant-la a temps.Les quatre tècniques habituals que s'utilitzen per generar polsos mitjançant la modulació de la cavitat làser són la commutació de guany, la commutació Q (canvi de pèrdua), el buidat de la cavitat i el bloqueig de mode.

L'interruptor de guany genera polsos curts modulant la potència de la bomba.Per exemple, els làsers amb canvi de guany de semiconductors poden generar polsos des d'uns pocs nanosegons fins a un centenar de picosegunts mitjançant la modulació actual.Tot i que l'energia del pols és baixa, aquest mètode és molt flexible, com ara proporcionar una freqüència de repetició ajustable i una amplada del pols.L'any 2018, investigadors de la Universitat de Tòquio van informar d'un làser semiconductor amb canvi de guany de femtosegon, que va representar un avenç en un coll d'ampolla tècnic de 40 anys.

Els làsers de commutació Q generen polsos de nanosegons forts, que s'emeten en diversos viatges d'anada i tornada a la cavitat, i l'energia del pols està en el rang de diversos mil·lijoules a diversos joules, depenent de la mida del sistema.Els polsos de picosegons i femtoseguons d'energia mitjana (generalment per sota d'1 μJ) es generen principalment per làsers bloquejats en mode.Hi ha un o més polsos ultracurts al ressonador làser que ciclen contínuament.Cada pols intracavitat transmet un pols a través del mirall d'acoblament de sortida, i la freqüència és generalment entre 10 MHz i 100 GHz.La figura següent mostra un femtosegon de solitó dissipatiu de dispersió totalment normal (ANDi).dispositiu làser de fibra, la majoria dels quals es poden construir amb components estàndard de Thorlabs (fibra, lent, muntatge i taula de desplaçament).

Es pot utilitzar la tècnica de buidat de cavitatsLàsers de commutació Qper obtenir polsos més curts i làsers de mode bloquejat per augmentar l'energia del pols amb una freqüència més baixa.

Polsos del domini del temps i del domini de la freqüència
La forma lineal del pols amb el temps és generalment relativament simple i es pot expressar mitjançant funcions gaussianes i sech².El temps de pols (també conegut com a amplada de pols) s'expressa més habitualment pel valor de l'amplada de mitja alçada (FWHM), és a dir, l'amplada a través de la qual la potència òptica és almenys la meitat de la potència màxima;El làser Q-switched genera polsos curts de nanosegons
Els làsers amb mode de bloqueig produeixen polsos ultra curts (USP) de l'ordre de desenes de picoseguons a femtosegons.L'electrònica d'alta velocitat només pot mesurar fins a desenes de picosegons, i els polsos més curts només es poden mesurar amb tecnologies purament òptiques com els autocorreladors, FROG i SPIDER.Tot i que els polsos de nanosegons o més llargs amb prou feines canvien l'amplada del pols a mesura que viatgen, fins i tot a llargues distàncies, els polsos ultra curts es poden veure afectats per diversos factors:

La dispersió pot provocar un gran eixamplantament del pols, però es pot recomprimir amb la dispersió oposada.El diagrama següent mostra com el compressor de pols de femtosegons Thorlabs compensa la dispersió del microscopi.

La no linealitat generalment no afecta directament l'amplada del pols, però amplia l'amplada de banda, fent que el pols sigui més susceptible a la dispersió durant la propagació.Qualsevol tipus de fibra, inclosos altres mitjans de guany amb una amplada de banda limitada, pot afectar la forma de l'amplada de banda o el pols ultracurt, i una disminució de l'amplada de banda pot provocar un eixamplant en el temps;També hi ha casos en què l'amplada del pols del pols fort xiulat es fa més curta quan l'espectre es fa més estret.