نمای کلی از لیزرهای پالس

نمای کلی ازلیزرهای پالس

مستقیم ترین راه برای تولیدلیزرپالس برای اضافه کردن یک تعدیل کننده به قسمت بیرونی لیزر مداوم است. این روش می تواند سریعترین پالس پیکوس ثانیه را تولید کند ، اگرچه ساده ، اما انرژی نور زباله و قدرت اوج نمی تواند از قدرت نور مداوم تجاوز کند. بنابراین ، یک روش کارآمدتر برای تولید پالس های لیزر ، تعدیل در حفره لیزر ، ذخیره انرژی در زمان خارج از قطار پالس و آزاد کردن آن به موقع است. چهار روش متداول که برای تولید پالس از طریق مدولاسیون حفره لیزر استفاده می شود ، سوئیچینگ ، سوئیچینگ Q (سوئیچینگ از دست دادن) ، تخلیه حفره و قفل کردن حالت است.

سوئیچ افزایش با تعدیل توان پمپ ، پالس های کوتاه ایجاد می کند. به عنوان مثال ، لیزرهای با افزایش نیمه هادی می توانند با مدولاسیون فعلی پالس هایی را از چند نانو ثانیه به صد پیکوز ثانیه تولید کنند. اگرچه انرژی پالس کم است ، اما این روش بسیار انعطاف پذیر است ، مانند ارائه فرکانس تکرار قابل تنظیم و عرض پالس. در سال 2018 ، محققان دانشگاه توکیو از لیزر نیمه هادی با افزایش فموتوس ثانیه خبر دادند که نشان دهنده دستیابی به موفقیت در یک تنگنا فنی 40 ساله است.

پالس های نانو ثانیه قوی به طور کلی توسط لیزرهای Q-switched تولید می شوند که در چندین سفر گرد در حفره ساطع می شوند و انرژی پالس بسته به اندازه سیستم در محدوده چندین میلی متر تا چند ژول است. انرژی متوسط ​​(به طور کلی زیر 1 میکروژکتا) پالس های پیکوس ثانیه و فموتوس ثانیه عمدتاً توسط لیزرهای قفل شده حالت تولید می شوند. یک یا چند پالس Ultrashort در طنین انداز لیزر وجود دارد که به طور مداوم چرخه می گیرند. هر پالس داخل رحمی پالس را از طریق آینه اتصال خروجی منتقل می کند ، و فرکانس به طور کلی بین 10 مگاهرتز و 100 گیگاهرتز است. شکل زیر یک پراکندگی کاملاً طبیعی (andi) dispipative soliton femtosecond را نشان می دهددستگاه لیزر فیبر، بیشتر آنها را می توان با استفاده از اجزای استاندارد Thorlabs (فیبر ، لنز ، کوه و جدول جابجایی) ساخته شد.

از تکنیک تخلیه حفره می توان استفاده کردلیزرهای سوختبرای به دست آوردن پالس های کوتاه تر و لیزرهای قفل شده با حالت برای افزایش انرژی پالس با فرکانس پایین تر.

پالس دامنه زمان و فرکانس
شکل خطی پالس با زمان به طور کلی نسبتاً ساده است و می تواند توسط توابع گاوسی و SECH² بیان شود. زمان پالس (همچنین به عنوان عرض پالس نیز شناخته می شود) بیشتر با مقدار نیمه ارتفاع (FWHM) بیان می شود ، یعنی عرض آن قدرت نوری حداقل نیمی از قدرت اوج است. لیزر Q-Switched پالس های کوتاه نانو ثانیه را از طریق تولید می کند
لیزرهای قفل شده با حالت پالس های فوق العاده کوتاه (USP) به ترتیب ده ها پیکوس ثانیه به femtoseconds تولید می کنند. الکترونیک با سرعت بالا فقط می تواند تا ده ها پیکوس ثانیه اندازه گیری کند و پالس های کوتاه تر فقط با فناوری های صرفاً نوری مانند همبستگی ، قورباغه و عنکبوت قابل اندازه گیری هستند. در حالی که پالس های نانو ثانیه یا طولانی تر به سختی عرض پالس خود را در هنگام مسافرت تغییر می دهند ، حتی در مسافت های طولانی ، پالس های فوق العاده کوتاه می توانند تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار بگیرند:

پراکندگی می تواند منجر به گسترش پالس بزرگ شود ، اما با پراکندگی مخالف قابل تکرار است. نمودار زیر نشان می دهد که چگونه کمپرسور پالس Femtosecond Thorlabs برای پراکندگی میکروسکوپ جبران می کند.

غیرخطی بودن به طور کلی به طور مستقیم بر عرض پالس تأثیر نمی گذارد ، اما پهنای باند را گسترده تر می کند و پالس را در طول انتشار مستعد پراکندگی می کند. هر نوع فیبر ، از جمله سایر رسانه های سود با پهنای باند محدود ، می تواند بر شکل پهنای باند یا پالس فوق العاده کوتاه تأثیر بگذارد و کاهش پهنای باند می تواند منجر به گسترش به موقع شود. همچنین مواردی وجود دارد که هنگام باریک تر شدن طیف ، عرض پالس پالس به شدت خرد شده کوتاه تر می شود.