UnikUltrafast laserDel to
Spredning og pulsspredning: Gruppeforsinkelse Dispersion
En av de vanskeligste tekniske utfordringene som dukkerlaser. Ultrafastpulser er veldig utsatt for tidsforvrengning, noe som gjør pulser lenger. Denne effekten blir verre etter hvert som varigheten av den første pulsen forkortes. Mens ultrafast lasere kan avgi pulser med en varighet på 50 sekunder, kan de forsterkes i tid ved å bruke speil og linser for å overføre pulsen til målstedet, eller til og med bare overføre pulsen gjennom luft.
Denne tidsforvrengningen blir kvantifisert ved bruk av et mål som kalles gruppeforsinket spredning (GDD), også kjent som andreordens spredning. Faktisk er det også spredningsbetingelser med høyere orden som kan påvirke tidsfordelingen av ultart-laserpulser, men i praksis er det vanligvis tilstrekkelig bare til å undersøke effekten av GDD. GDD er en frekvensavhengig verdi som er lineært proporsjonal med tykkelsen på et gitt materiale. Overføringsoptikk som objektiv, vindu og objektive komponenter har vanligvis positive GDD -verdier, noe som indikerer at en gang komprimerte pulser kan gi transmisjonsoptikken en lengre pulsvarighet enn de som sendes ut avLasersystemer. Komponenter med lavere frekvenser (dvs. lengre bølgelengder) forplanter seg raskere enn komponenter med høyere frekvenser (dvs. kortere bølgelengder). Når pulsen går gjennom mer og mer materie, vil bølgelengden i pulsen fortsette å strekke seg videre og videre i tid. For kortere pulsvarighet, og derfor bredere båndbredder, er denne effekten ytterligere overdrevet og kan føre til betydelig pulstidsforvrengning.
Ultrafast laserapplikasjoner
spektroskopi
Siden fremkomsten av ultrafast laserkilder har spektroskopi vært et av deres viktigste applikasjonsområder. Ved å redusere pulsvarigheten til femtosekunder eller til og med attosekunder, kan dynamiske prosesser i fysikk, kjemi og biologi som historisk sett var umulige å observere nå oppnås. En av nøkkelprosessene er atombevegelse, og observasjonen av atombevegelse har forbedret den vitenskapelige forståelsen av grunnleggende prosesser som molekylær vibrasjon, molekylær dissosiasjon og energioverføring i fotosyntetiske proteiner.
Bioimaging
Ultrafast lasere med toppkraft støtter ikke-lineære prosesser og forbedrer oppløsningen for biologisk avbildning, for eksempel multifotonmikroskopi. I et multifoton-system, for å generere et ikke-lineært signal fra et biologisk medium eller lysstoffmål, må to fotoner overlappe hverandre i rom og tid. Denne ikke-lineære mekanismen forbedrer avbildningsoppløsningen ved å redusere bakgrunnsfluorescenssignaler betydelig som plager studier av enkeltfotonprosesser. Den forenklede signalbakgrunnen er illustrert. Det mindre eksitasjonsområdet i multifotonmikroskopet forhindrer også fototoksisitet og minimerer skade på prøven.
Figur 1: Et eksempeldiagram over en bjelkebane i et multifoton mikroskopeksperiment
Lasermateriale prosessering
Ultrafast laserkilder har også revolusjonert lasermikromachining og materialbehandling på grunn av den unike måten Ultrashort -pulser samhandler med materialer. Som nevnt tidligere, når du diskuterer LDT, er den ultrafastpulsevarigheten raskere enn tidsskalaen for varmediffusjon i materialets gitter. Ultrafast lasere produserer en mye mindre varmepåvirket sone ennNanosekund pulserte lasere, noe som resulterer i lavere snitttap og mer presis maskinering. Dette prinsippet er også anvendelig for medisinske anvendelser, der den økte presisjonen av kutting av ultraft-laser bidrar til å redusere skader på omgivende vev og forbedrer pasientopplevelsen under laserkirurgi.
ATSECOND PULTS: fremtiden for ultrafast lasere
Når forskning fortsetter å fremme ultrafast lasere, utvikles nye og forbedrede lyskilder med kortere pulsvarighet. For å få innsikt i raskere fysiske prosesser, fokuserer mange forskere på generering av attosekundpulser-omtrent 10-18 s i det ekstreme ultrafiolette (XUV) bølgelengdeområdet. ATTOSECOND -pulser tillater sporing av elektronbevegelse og forbedre vår forståelse av elektronisk struktur og kvantemekanikk. Mens integrasjonen av XUV -attosekundlasere i industrielle prosesser ennå ikke har gjort betydelige fremskritt, vil pågående forskning og fremskritt på feltet nesten helt sikkert presse denne teknologien ut av laboratoriet og til produksjon, som det har vært tilfelle med femtosekund og picosekunderLaserkilder.
Post Time: Jun-25-2024