U laser ultrarapidu unicu parte prima

Uniculaser ultrarapiduprima parte

Proprietà uniche di ultrafastlasers
A durata di l'impulsu ultra-cortu di i laser ultrarapidi dà à questi sistemi proprietà uniche chì li distinguenu da i laser à impulsi longu o à onda continua (CW). Per generà un impulsu cusì cortu, hè necessariu una larghezza di banda larga di spettru. A forma di l'impulsu è a lunghezza d'onda centrale determinanu a larghezza di banda minima necessaria per generà impulsi di una durata particulare. Di genere, sta rilazioni hè descritta in termini di u produttu di larghezza di banda di u tempu (TBP), chì hè derivatu da u principiu di incertezza. La TBP de l'impulsion gaussienne est donnée par la formule suivante : TBPGaussian=ΔτΔν≈0,441
Δτ è la durata dell'impulso e Δv è la larghezza di banda di frequenza. In essenza, l'equazioni mostra chì ci hè una relazione inversa trà a larghezza di banda di u spettru è a durata di l'impulsu, chì significa chì quandu a durata di l'impulsu diminuisce, a larghezza di banda necessaria per generà quellu impulsu aumenta. A Figura 1 illustra a larghezza di banda minima necessaria per sustene parechje durazioni di impulsi diffirenti.

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

E sfide tecniche di i laser ultrarapidi
A larghezza di banda spettrali larga, a putenza di punta è a durazione di impulsi brevi di i laser ultrarapidi deve esse amministratu bè in u vostru sistema. Spessu, una di e suluzioni più simplici per queste sfide hè u largu spettru di pruduzzioni di laser. Se avete utilizatu principarmenti laser di impulsu più longu o d'onda cuntinuu in u passatu, u vostru stock esistente di cumpunenti ottichi pò micca esse capace di riflette o trasmette a larghezza di banda completa di impulsi ultrarapidi.

Soglia di dannu laser
L'ottica ultrarapida hà ancu significativamente sfarente è più difficiuli di navigà i soglia di danni laser (LDT) cumparatu cù fonti laser più convenzionali. Quandu l'ottica hè furnitalaser pulsati nanosecondi, I valori LDT sò generalmente in l'ordine di 5-10 J / cm2. Per l'ottica ultrarapida, i valori di questa magnitude sò praticamenti inauditi, postu chì i valori LDT sò più probabili di esse in l'ordine di <1 J/cm2, di solitu più vicinu à 0,3 J/cm2. A variazione significativa di l'amplitude LDT in diverse durazioni di impulsi hè u risultatu di u mecanismu di danni laser basatu nantu à durazioni di impulsi. Per laser nanosecondi o più longulaser pulsati, u mecanismu principalu chì causa danni hè u riscaldamentu termale. U revestimentu è i materiali di sustrato di udispusitivi otticiassorbe i fotoni incidenti è li riscalda. Questu pò purtà à a distorsioni di u cristallu di u materiale. L'espansione termica, u cracking, a fusione è a deformazione di lattice sò i meccanismi cumuni di dannu termale di questi.fonti laser.

In ogni casu, per i laser ultrafast, a durata di l'impulsu stessu hè più veloce di l'scala di u tempu di trasferimentu di calore da u laser à u lattice materiale, cusì l'effettu termale ùn hè micca a causa principale di dannu induvatu da laser. Invece, a putenza massima di u laser ultrarapidu trasforma u mecanismu di dannu in prucessi non lineari cum'è l'assorbimentu multi-fotoni è l'ionizazione. Hè per quessa chì ùn hè micca pussibule di limità a classificazione LDT di un impulsu nanosegundu à quellu di un impulsu ultrarapidu, perchè u mecanismu fisicu di dannu 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 qualificazione LDT abbastanza alta serà u megliu dispositivu otticu per a vostra applicazione specifica. L'ottica testata in diverse cundizioni ùn sò micca rapprisentanti di a prestazione attuale di a listessa ottica in u sistema.

Figura 1: Meccanismi di danni indotti da laser cù diverse durazioni di pulse