Laser ultraveloce unicu parte prima

Uniculaser ultraveloceprima parte

Proprietà uniche di l'ultravelocelaser
A durata ultracorta di l'impulsi di i laser ultraveloci dà à questi sistemi proprietà uniche chì li distinguenu da i laser à impulsi longhi o à onda cuntinua (CW). Per generà un impulsu cusì cortu, hè necessaria una larga larghezza di banda di spettru. A forma di l'impulsu è a lunghezza d'onda cintrali determinanu a larghezza di banda minima necessaria per generà impulsi di una durata particulare. Tipicamente, sta relazione hè descritta in termini di u pruduttu tempu-larghezza di banda (TBP), chì hè derivatu da u principiu d'incertezza. U TBP di l'impulsu gaussianu hè datu da a seguente formula: TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ hè a durata di l'impulsu è Δv hè a larghezza di banda di frequenza. In sostanza, l'equazione mostra chì ci hè una relazione inversa trà a larghezza di banda di u spettru è a durata di l'impulsu, vale à dì chì quandu a durata di l'impulsu diminuisce, a larghezza di banda necessaria per generà quell'impulsu aumenta. A Figura 1 illustra a larghezza di banda minima necessaria per supportà parechje durate d'impulsu diverse.

Figura 1: Larghezza di banda spettrale minima necessaria per supportàimpulsi laserdi 10 ps (verde), 500 fs (blu), è 50 fs (rossu)

I sfidi tecnichi di i laser ultraveloci
L'ampia larghezza di banda spettrale, a putenza di piccu è a corta durata di l'impulsu di i laser ultraveloci devenu esse gestite currettamente in u vostru sistema. Spessu, una di e soluzioni più semplici à queste sfide hè l'uscita à spettru largu di i laser. Sè avete utilizatu principalmente laser à impulsi più longhi o à onda cuntinua in u passatu, u vostru stock esistente di cumpunenti ottici ùn pò micca esse capace di riflette o trasmette a larghezza di banda cumpleta di l'impulsi ultraveloci.

Soglia di danni laser
L'ottiche ultraveloci anu ancu soglie di danni laser (LDT) significativamente diverse è più difficili da navigà paragunate à e fonti laser più cunvinziunali. Quandu l'ottiche sò furnite perlaser pulsati di nanosecondi, I valori LDT sò generalmente di l'ordine di 5-10 J/cm2. Per l'ottica ultraveloce, valori di sta magnitudine sò praticamente scunnisciuti, postu chì i valori LDT sò più propensi à esse di l'ordine di <1 J/cm2, di solitu più vicini à 0,3 J/cm2. A variazione significativa di l'ampiezza LDT sottu diverse durate di impulsi hè u risultatu di u mecanismu di danni laser basatu annantu à durate di impulsi. Per i laser di nanosecondi o più longhilaser pulsati, u mecanismu principale chì provoca danni hè u riscaldamentu termicu. I materiali di rivestimentu è di substratu di udispositivi otticiassorbenu i fotoni incidenti è li riscaldanu. Questu pò purtà à una distorsione di a struttura cristallina di u materiale. L'espansione termica, a screpolatura, a fusione è a tensione di a struttura sò i meccanismi cumuni di danni termichi di questifonti laser.

Tuttavia, per i laser ultraveloci, a durata di l'impulsu stessa hè più rapida di a scala di tempu di u trasferimentu di calore da u laser à u reticolo di u materiale, dunque l'effettu termicu ùn hè micca a causa principale di i danni indotti da u laser. Invece, a putenza di piccu di u laser ultraveloce trasforma u mecanismu di danni in prucessi non lineari cum'è l'assorbimentu multi-fotonicu è l'ionizazione. Hè per quessa chì ùn hè micca pussibule di riduce semplicemente a valutazione LDT di un impulsu di nanosecondi à quella di un impulsu ultraveloce, perchè u mecanismu fisicu di danni hè diversu. Dunque, in e stesse cundizioni d'usu (per esempiu, lunghezza d'onda, durata di l'impulsu è frequenza di ripetizione), un dispositivu otticu cù una valutazione LDT sufficientemente alta serà u megliu dispositivu otticu per a vostra applicazione specifica. L'ottiche testate in diverse cundizioni ùn sò micca rappresentative di e prestazioni effettive di e stesse ottiche in u sistema.

Figura 1: Meccanismi di danni indotti da laser cù diverse durate di impulsi