Oversikt overpulserende lasere
Den mest direkte måten å genererelaserpulser er å legge til en modulator på utsiden av den kontinuerlige laseren.Denne metoden kan produsere den raskeste pikosekundpulsen, selv om den er enkel, men sløsing med lysenergi og toppeffekt kan ikke overstige kontinuerlig lyseffekt.Derfor er en mer effektiv måte å generere laserpulser på å modulere i laserhulrommet, lagre energi når pulstoget er av, og frigjøre det på tidspunktet.De fire vanlige teknikkene som brukes til å generere pulser gjennom laserhulromsmodulasjon er forsterkningssvitsjing, Q-svitsjing (tapsvitsjing), hulromtømming og moduslåsing.
Forsterkningsbryteren genererer korte pulser ved å modulere pumpeeffekten.For eksempel kan halvlederforsterkningssvitsjede lasere generere pulser fra noen få nanosekunder til hundre pikosekunder ved strømmodulasjon.Selv om pulsenergien er lav, er denne metoden veldig fleksibel, for eksempel å gi justerbar repetisjonsfrekvens og pulsbredde.I 2018 rapporterte forskere ved University of Tokyo om en femtosecond gain-switched halvlederlaser, som representerer et gjennombrudd i en 40-årig teknisk flaskehals.
Sterke nanosekundpulser genereres vanligvis av Q-switchede lasere, som sendes ut i flere rundturer i hulrommet, og pulsenergien er i området fra flere millijoule til flere joule, avhengig av størrelsen på systemet.Medium energi (vanligvis under 1 μJ) pikosekund- og femtosekundpulser genereres hovedsakelig av moduslåste lasere.Det er en eller flere ultrakorte pulser i laserresonatoren som sykler kontinuerlig.Hver intrakavitetspuls sender en puls gjennom utgangskoblingsspeilet, og frekvensen er vanligvis mellom 10 MHz og 100 GHz.Figuren nedenfor viser en fullstendig normal dispersjon (ANDi) dissipativ soliton femtosekundfiber laser enhet, hvorav de fleste kan bygges med Thorlabs standardkomponenter (fiber, linse, montering og forskyvningsbord).
Hulromtømmingsteknikk kan brukes tilQ-svitsjede laserefor å oppnå kortere pulser og moduslåste lasere for å øke pulsenergien med lavere frekvens.
Tidsdomene og frekvensdomenepulser
Den lineære formen til pulsen med tiden er generelt relativt enkel og kan uttrykkes ved Gauss- og sech²-funksjoner.Pulstid (også kjent som pulsbredde) uttrykkes oftest ved halvhøydebreddeverdien (FWHM), det vil si bredden over hvilken den optiske effekten er minst halvparten av toppeffekten;Q-svitsjet laser genererer korte nanosekunders pulser gjennom
Moduslåste lasere produserer ultrakorte pulser (USP) i størrelsesorden titalls pikosekunder til femtosekunder.Høyhastighetselektronikk kan bare måle opptil titalls pikosekunder, og kortere pulser kan kun måles med rent optiske teknologier som autokorrelatorer, FROG og SPIDER.Mens nanosekunders eller lengre pulser nesten ikke endrer pulsbredden når de reiser, selv over lange avstander, kan ultrakorte pulser påvirkes av en rekke faktorer:
Dispersjon kan resultere i en stor pulsutvidelse, men kan rekomprimeres med motsatt dispersjon.Følgende diagram viser hvordan Thorlabs femtosekund pulskompressor kompenserer for mikroskopspredning.
Ikke-linearitet påvirker vanligvis ikke pulsbredden direkte, men den utvider båndbredden, noe som gjør pulsen mer utsatt for spredning under forplantning.Enhver type fiber, inkludert andre forsterkningsmedier med begrenset båndbredde, kan påvirke formen på båndbredden eller ultrakort puls, og en reduksjon i båndbredden kan føre til en utvidelse i tid;Det er også tilfeller der pulsbredden til den sterkt kvitrede pulsen blir kortere når spekteret blir smalere.
Innleggstid: Feb-05-2024