Úniclàser ultrafastsegona part
Dispersió i propagació de pols: dispersió del retard del grup
Un dels reptes tècnics més difícils que es troben quan s’utilitzen làsers ultrafastos és mantenir la durada dels polsos ultra-curts inicialment emesos per lalàser. Els polsos ultrafastos són molt susceptibles a la distorsió del temps, cosa que fa que els polsos siguin més llargs. Aquest efecte empitjora a mesura que la durada del pols inicial s’escurça. Mentre que els làsers ultrafastos poden emetre polsos amb una durada de 50 segons, es poden amplificar a temps mitjançant miralls i lents per transmetre el pols a la ubicació objectiu, o fins i tot transmetre el pols per l’aire.
Aquesta distorsió de temps es quantifica mitjançant una mesura anomenada dispersió retardada del grup (GDD), també coneguda com a dispersió de segon ordre. De fet, també hi ha termes de dispersió d’ordre superior que poden afectar la distribució de temps de polsos d’ultrafart-làser, però a la pràctica sol ser suficient només per examinar l’efecte del GDD. El GDD és un valor depenent de la freqüència que és linealment proporcional al gruix d’un determinat material. Les òptiques de transmissió com ara lents, finestra i components objectius solen tenir valors de GDD positius, cosa que indica que una vegada els polsos comprimits poden donar a les òptiques de transmissió una durada de pols més llarga que els emesos persistemes làser. Els components amb freqüències inferiors (és a dir, longituds d'ona més llargues) es propaguen més ràpidament que els components amb freqüències més altes (és a dir, longituds d'ona més curtes). A mesura que el pols passi per més i més matèria, la longitud d’ona del pols continuarà s’estén més i més en el temps. Per a una durada de pols més curta i, per tant, amplades de banda més àmplies, aquest efecte és encara més exagerat i pot donar lloc a una distorsió significativa del temps de pols.
Aplicacions làser ultrafast
espectroscòpia
Des de l’arribada de fonts làser ultrafast, l’espectroscòpia ha estat una de les seves principals àrees d’aplicació. En reduir la durada del pols a femtosegons o fins i tot atenent, es poden aconseguir processos dinàmics en física, química i biologia històricament impossibles d’observar. Un dels processos clau és el moviment atòmic i l’observació del moviment atòmic ha millorat la comprensió científica de processos fonamentals com la vibració molecular, la dissociació molecular i la transferència d’energia en proteïnes fotosintètiques.
bioimatge
Els làsers ultrafastos de potència màxima donen suport a processos no lineals i milloren la resolució per a la imatge biològica, com la microscòpia multi-fotons. En un sistema multi-fotó, per tal de generar un senyal no lineal a partir d’un medi biològic o objectiu fluorescent, dos fotons s’han de sobreposar a l’espai i al temps. Aquest mecanisme no lineal millora la resolució d’imatge reduint significativament els senyals de fluorescència de fons que plaguen estudis de processos d’un fotó únic. El fons del senyal simplificat està il·lustrat. La regió d’excitació menor del microscopi multiphotó també impedeix la fotoxicitat i minimitza els danys a la mostra.
Figura 1: Un exemple de diagrama d'una ruta del feix en un experiment de microscopi multi-fotó
Processament de materials làser
Les fonts làser ultrafastos també han revolucionat la micromacinització i el processament de materials làser a causa de la manera única que els polsos ultrashort interaccionen amb els materials. Com s'ha esmentat anteriorment, quan es discuteix la LDT, la durada del pols ultrafast és més ràpida que l'escala de temps de difusió de calor a la gelosia del material. Els làsers ultrafast produeixen una zona molt més petita afectada per la calor queNanosegonda làser polsada, donant lloc a menors pèrdues d’incisió i mecanitzat més precisos. Aquest principi també s’aplica a les aplicacions mèdiques, on l’augment de la precisió del tall làser ultrafart ajuda a reduir els danys al teixit circumdant i millora l’experiència del pacient durant la cirurgia làser.
Attosegond Pulses: El futur dels làsers ultrafastos
A mesura que la investigació continua avançant làsers ultrafastos, s’estan desenvolupant fonts de llum noves i millorades amb durades de pols més curtes. Per conèixer els processos físics més ràpids, molts investigadors es centren en la generació de polsos atosegons, uns 10-18 s en el rang de longitud d’ona ultraviolada (XUV) extrem. Els polsos atosegons permeten el seguiment del moviment dels electrons i millorar la nostra comprensió de l'estructura electrònica i la mecànica quàntica. Si bé la integració dels làsers de XUV Attosecond en processos industrials encara no ha avançat significativament, la investigació i els avenços en curs en el camp gairebé segur que aquesta tecnologia fora del laboratori i en la fabricació, com ha estat el cas de Femtosegond i PicosecondFonts làser.
Post Horari: 25 de juny-2024