Oversikt over pulserende lasere

Oversikt overPulsede lasere

Den mest direkte måten å generere pålaserPulser er å legge til en modulator på utsiden av den kontinuerlige laseren. Denne metoden kan produsere den raskeste picosekundpulsen, selv om enkel, men avfall lysenergi og toppkraft ikke kan overstige kontinuerlig lys effekt. Derfor er en mer effektiv måte å generere laserpulser å modulere i laserhulen, lagre energi på off-time av pulstoget og slippe det på tid. De fire vanlige teknikkene som brukes til å generere pulser gjennom modulasjon av laserhulen, er gevinstbytte, Q-switching (tapsbytte), hulroms tømming og moduslåsing.

Gevinstbryteren genererer korte pulser ved å modulere pumpekraften. For eksempel kan halvlederforsterkede lasere generere pulser fra noen få nanosekunder til hundre picosekunder ved dagens modulasjon. Selv om pulsenergien er lav, er denne metoden veldig fleksibel, for eksempel å tilveiebringe justerbar repetisjonsfrekvens og pulsbredde. I 2018 rapporterte forskere ved University of Tokyo en femtosekund gevinstbytte halvlederlaser, som representerte et gjennombrudd i en 40-årig teknisk flaskehals.

Sterke nanosekundpulser genereres generelt av Q-svitsjede lasere, som sendes ut i flere runde turer i hulrommet, og pulsenergien er i området flere millijoules til flere joules, avhengig av systemets størrelse. Medium energi (vanligvis under 1 μJ) picosekund og femtosekund pulser genereres hovedsakelig av moduslåste lasere. Det er en eller flere ultrashort -pulser i laserresonatoren som sykler kontinuerlig. Hver intracavity -puls overfører en puls gjennom utgangskoblingsspeil, og refrequency er vanligvis mellom 10 MHz og 100 GHz. Figuren nedenfor viser en helt normal spredning (Andi) dissipativ soliton femtosekunderFiberlaserenhet, hvorav de fleste kan bygges ved hjelp av Thorlabs standardkomponenter (fiber, objektiv, montering og forskyvningstabell).

Hulromstømmingsteknikk kan brukes tilQ-svitsjede lasereFor å få kortere pulser og moduslåste lasere for å øke pulsenergien med lavere refrequency.

Tidsdomene- og frekvensdomenepulser
Den lineære formen på pulsen med tiden er generelt relativt enkel og kan uttrykkes ved Gauss- og Sech² -funksjoner. Pulstid (også kjent som pulsbredde) uttrykkes oftest med halvhøyde bredde (FWHM) -verdien, det vil si bredden som den optiske kraften er minst halvparten av toppkraften; Q-byttet laser genererer nanosekund korte pulser gjennom
Moduslåste lasere produserer ultra-korte pulser (USP) i størrelsesorden titalls picosekunder til femtosekunder. Høyhastighetselektronikk kan bare måle seg opp til titalls picosekunder, og kortere pulser kan bare måles med rent optiske teknologier som autokorrelatorer, frosk og edderkopp. Mens nanosekund eller lengre pulser knapt endrer pulsbredden når de reiser, selv over lange avstander, kan ultra-kortpulser påvirkes av en rekke faktorer:

Spredning kan resultere i en stor pulsutvidelse, men kan komprimeres med motsatt spredning. Følgende diagram viser hvordan Thorlabs femtosecond pulskompressor kompenserer for mikroskopdispersjon.

Ikke -linearitet påvirker vanligvis ikke direkte pulsbredden, men det utvides båndbredden, noe som gjør pulsen mer utsatt for spredning under forplantning. Enhver type fiber, inkludert andre gevinstmedier med begrenset båndbredde, kan påvirke formen på båndbredden eller ultra-kortpuls, og en reduksjon i båndbredde kan føre til en utvidelse i tid; Det er også tilfeller der pulsbredden på den sterkt kvitrende pulsen blir kortere når spekteret blir smalere.