لیزر فوق سریع چیست؟

الف. مفهوم لیزرهای فوق سریع

لیزرهای فوق سریع معمولاً به لیزرهای قفل‌شده‌ی مدی اطلاق می‌شوند که برای انتشار پالس‌های فوق کوتاه، به عنوان مثال، پالس‌هایی با مدت زمان فمتوثانیه یا پیکوثانیه، استفاده می‌شوند. نام دقیق‌تر، لیزر پالس فوق کوتاه است. لیزرهای پالس فوق کوتاه تقریباً لیزرهای قفل‌شده‌ی مدی هستند، اما اثر سوئیچینگ بهره می‌تواند پالس‌های فوق کوتاه نیز تولید کند.

ب. نوع لیزر فوق سریع

۱. لیزرهای تیتانیوم-یاقوت، که معمولاً قفل مد لنز کر هستند، می‌توانند پالس‌هایی با مدت زمان حدود ۵ فمتوثانیه تولید کنند. میانگین توان خروجی آنها معمولاً چند صد میلی‌وات است، با نرخ تکرار پالس مثلاً ۸۰ مگاهرتز و ده‌ها فمتوثانیه یا کمتر، و مدت زمان پالس ده‌ها فمتوثانیه یا کمتر، که منجر به توان اوج بسیار بالایی می‌شود. اما لیزرهای تیتانیوم-یاقوت نیاز به پمپاژ نور از برخی لیزرهای نور سبز دارند که آنها را پیچیده‌تر و گران‌تر می‌کند.

۲. لیزرهای مختلفی با دمش دیودی وجود دارند که مثلاً بر اساس کریستال‌های لیزر آلاییده با ایتربیوم (کریستال یا شیشه) یا آلاییده با کروم ساخته شده‌اند و معمولاً از قفل مد غیرفعال SESAM استفاده می‌کنند. اگرچه مدت زمان پالس لیزرهای با دمش دیودی به کوتاهی مدت زمان پالس لیزرهای تیتانیوم-یاقوت نیست، لیزرهای با دمش دیودی می‌توانند از نظر مدت زمان پالس، نرخ تکرار پالس و توان متوسط، ناحیه پارامتری وسیعی را پوشش دهند (به پایین مراجعه کنید).

۳. لیزرهای فیبری مبتنی بر فیبرهای شیشه‌ای آلاییده شده با عناصر خاکی کمیاب نیز می‌توانند به صورت غیرفعال قفل مدی شوند، به عنوان مثال، با استفاده از چرخش قطبش غیرخطی یا SESAM. آنها از نظر توان متوسط، به ویژه توان پیک، محدودتر از لیزرهای حجمی هستند، اما می‌توانند به راحتی با تقویت‌کننده‌های فیبری ترکیب شوند. مقاله مربوط به لیزرهای فیبری قفل مدی جزئیات بیشتری را ارائه می‌دهد.

(4) لیزرهای دیود قفل‌شده با مد می‌توانند دستگاه‌های انتگرالی یا لیزرهای دیود حفره خارجی باشند و می‌توانند قفل‌شده با مد فعال، غیرفعال یا ترکیبی باشند. معمولاً لیزرهای دیود قفل‌شده با مد با نرخ تکرار پالس بالا (چند هزار مگاهرتز) و انرژی پالس متوسط ​​کار می‌کنند.

نوسان‌سازهای لیزری فوق سریع می‌توانند بخشی از سیستم‌های لیزری فوق سریع باشند که می‌توانند شامل یک تقویت‌کننده فوق سریع (مانند تقویت‌کننده فیبر نوری) نیز باشند تا توان اوج و توان خروجی متوسط ​​را افزایش دهند.