Panoramica di i laser pulsati

Panoramica dilaser pulsati

U modu u più direttu per generàlaserL'impulsi hè di aghjunghje un modulatore à l'esternu di u laser cuntinuu. Stu metudu pò pruduce l'impulsu di picosecondi u più veloce, ancu s'ellu hè simplice, ma a perdita di energia luminosa è a putenza di piccu ùn ponu micca superà a putenza luminosa cuntinua. Dunque, un modu più efficiente per generà impulsi laser hè di modulà in a cavità laser, almacenendu energia à u mumentu di spegnimentu di u trenu d'impulsi è liberendula à u mumentu di accensione. E quattru tecniche cumuni aduprate per generà impulsi attraversu a modulazione di a cavità laser sò a commutazione di guadagnu, a commutazione Q (commutazione di perdita), u svuotamentu di a cavità è u bloccu di modu.

L'interruttore di guadagnu genera impulsi corti modulendu a putenza di a pompa. Per esempiu, i laser à semiconduttori à guadagnu cummutatu ponu generà impulsi da pochi nanosecondi à centu picosecondi per modulazione di corrente. Ancu s'è l'energia di l'impulsu hè bassa, questu metudu hè assai flessibile, cum'è furnisce una frequenza di ripetizione è una larghezza di l'impulsu regulabili. In u 2018, i circadori di l'Università di Tokyo anu signalatu un laser à semiconduttori à guadagnu cummutatu à femtosecondi, chì rapprisenta una svolta in un collu di buttiglia tecnicu di 40 anni.

Impulsi forti di nanosecondi sò generalmente generati da laser Q-switched, chì sò emessi in parechji viaghji di andata è ritornu in a cavità, è l'energia di l'impulsu hè in a gamma di parechji millijoule à parechji joule, secondu a dimensione di u sistema. Impulsi di picosecondi è femtosecondi di media energia (generalmente sottu à 1 μJ) sò principalmente generati da laser mode-locked. Ci hè unu o più impulsi ultracorti in u risonatore laser chì ciclanu continuamente. Ogni impulsu intracavità trasmette un impulsu attraversu u specchiu di accoppiamentu di uscita, è a rifrequenza hè generalmente trà 10 MHz è 100 GHz. A figura sottu mostra un solitone dissipativu à dispersione cumpletamente nurmale (ANDi) à femtosecondi.dispusitivu laser à fibra, a maiò parte di i quali ponu esse custruiti cù i cumpunenti standard di Thorlabs (fibra, lente, muntatura è tavula di spustamentu).

A tecnica di svuotamentu di a cavità pò esse aduprata perLaser à commutazione Qper ottene impulsi più corti è laser à modu bloccatu per aumentà l'energia di l'impulsi cù una rifrequenza più bassa.

Impulsi di u duminiu di u tempu è di u duminiu di a frequenza
A forma lineare di l'impulsu cù u tempu hè generalmente relativamente simplice è pò esse espressa da funzioni gaussiana è sech². U tempu di l'impulsu (cunnisciutu ancu cum'è larghezza di l'impulsu) hè più cumunimenti espressu da u valore di larghezza à meza altezza (FWHM), vale à dì, a larghezza attraversu a quale a putenza ottica hè almenu a metà di a putenza di piccu; u laser Q-switch genera impulsi corti di nanosecondi attraversu
I laser à modu bluccatu producenu impulsi ultracorti (USP) di l'ordine di decine di picosecondi à femtosecondi. L'elettronica à alta velocità pò misurà solu finu à decine di picosecondi, è l'impulsi più corti ponu esse misurati solu cù tecnulugie puramente ottiche cum'è autocorrelatori, FROG è SPIDER. Mentre chì l'impulsi di nanosecondi o più lunghi ùn cambianu guasi micca a so larghezza d'impulsu mentre viaghjanu, ancu nantu à longhe distanze, l'impulsi ultracorti ponu esse affettati da una varietà di fattori:

A dispersione pò purtà à un grande allargamentu di l'impulsu, ma pò esse ricompressa cù a dispersione opposta. U diagrama seguente mostra cumu u compressore d'impulsi à femtosecondi Thorlabs cumpensa a dispersione di u microscopiu.

A non linearità generalmente ùn influenza micca direttamente a larghezza di l'impulsu, ma allarghe a larghezza di banda, rendendu l'impulsu più suscettibile à a dispersione durante a propagazione. Ogni tipu di fibra, cumpresi altri mezi di guadagnu cù larghezza di banda limitata, pò influenzà a forma di a larghezza di banda o di l'impulsu ultra-cortu, è una diminuzione di a larghezza di banda pò purtà à un allargamentu in u tempu; Ci sò ancu casi induve a larghezza di l'impulsu di l'impulsu fortemente cinguettatu diventa più corta quandu u spettru diventa più strettu.