Úniclàser ultraràpidprimera part
Propietats úniques de l'ultraràpidlàsers
La durada ultracurta dels polsos dels làsers ultraràpids confereix a aquests sistemes propietats úniques que els distingeixen dels làsers d'ona contínua o d'impuls llarg (CW). Per generar un pols tan curt, es requereix un ample de banda d'espectre ampli. La forma del pols i la longitud d'ona central determinen l'ample de banda mínim necessari per generar polsos d'una durada determinada. Normalment, aquesta relació es descriu en termes del producte temps-ample de banda (TBP), que es deriva del principi d'incertesa. El TBP del pols gaussià ve donat per la fórmula següent: TBPGaussià = ΔτΔν≈0.441
Δτ és la durada del pols i Δv és l'amplada de banda de freqüència. En essència, l'equació mostra que hi ha una relació inversa entre l'amplada de banda de l'espectre i la durada del pols, és a dir, que a mesura que la durada del pols disminueix, l'amplada de banda necessària per generar aquest pols augmenta. La figura 1 il·lustra l'amplada de banda mínima necessària per suportar diverses durades de pols diferents.
Figura 1: Amplada de banda espectral mínima necessària per suportarpolsos làserde 10 ps (verd), 500 fs (blau) i 50 fs (vermell)
Els reptes tècnics dels làsers ultraràpids
L'ampli ample de banda espectral, la potència màxima i la curta durada dels polsos dels làsers ultraràpids s'han de gestionar correctament al vostre sistema. Sovint, una de les solucions més senzilles a aquests reptes és la sortida d'ampli espectre dels làsers. Si en el passat heu utilitzat principalment làsers d'ona contínua o de polsos més llargs, és possible que el vostre estoc existent de components òptics no pugui reflectir o transmetre tot l'ample de banda dels polsos ultraràpids.
Llindar de dany làser
L'òptica ultraràpida també té llindars de dany làser (LDT) significativament diferents i més difícils de navegar en comparació amb les fonts làser més convencionals. Quan es proporcionen òptiques per alàsers pulsats de nanosegons, els valors de LDT solen ser de l'ordre de 5-10 J/cm2. Per a l'òptica ultraràpida, valors d'aquesta magnitud són pràcticament desconeguts, ja que els valors de LDT són més propensos a ser de l'ordre de <1 J/cm2, normalment més propers a 0,3 J/cm2. La variació significativa de l'amplitud de la LDT sota diferents durades d'impuls és el resultat del mecanisme de dany del làser basat en la durada d'impuls. Per a làsers de nanosegons o més llargslàsers pulsats, el principal mecanisme que causa danys és l'escalfament tèrmic. Els materials de recobriment i substrat deldispositius òpticsabsorbeixen els fotons incidents i els escalfen. Això pot provocar una distorsió de la xarxa cristal·lina del material. L'expansió tèrmica, l'esquerdament, la fusió i la deformació de la xarxa són els mecanismes comuns de dany tèrmic d'aquests.fonts làser.
Tanmateix, per als làsers ultraràpids, la durada del pols en si és més ràpida que l'escala de temps de transferència de calor del làser a la xarxa de material, de manera que l'efecte tèrmic no és la causa principal del dany induït pel làser. En canvi, la potència màxima del làser ultraràpid transforma el mecanisme de dany en processos no lineals com l'absorció i la ionització de múltiples fotons. És per això que no és possible simplement reduir la classificació LDT d'un pols de nanosegons a la d'un pols ultraràpid, perquè el mecanisme físic del dany és diferent. Per tant, en les mateixes condicions d'ús (per exemple, longitud d'ona, durada del pols i freqüència de repetició), un dispositiu òptic amb una classificació LDT prou alta serà el millor dispositiu òptic per a la vostra aplicació específica. Les òptiques provades en diferents condicions no són representatives del rendiment real de les mateixes òptiques al sistema.
Figura 1: Mecanismes de danys induïts per làser amb diferents durades d'impuls
Data de publicació: 24 de juny de 2024