Laser ultraveloce unicu, seconda parte

Uniculaser ultraveloceseconda parte

Dispersione è sparghjera d'impulsi: Dispersione di ritardu di gruppu
Una di e sfide tecniche più difficili incontrate quandu si utilizanu laser ultraveloci hè di mantene a durata di l'impulsi ultracorti inizialmente emessi da ulaserL'impulsi ultraveloci sò assai suscettibili à a distorsione di u tempu, ciò chì rende l'impulsi più longhi. Questu effettu peghjura quandu a durata di l'impulsu iniziale si accorcia. Mentre i laser ultraveloci ponu emette impulsi cù una durata di 50 secondi, ponu esse amplificati in u tempu aduprendu specchi è lenti per trasmette l'impulsu à u locu di destinazione, o ancu solu trasmette l'impulsu per via di l'aria.

Sta distorsione di u tempu hè quantificata aduprendu una misura chjamata dispersione ritardata di gruppu (GDD), cunnisciuta ancu cum'è dispersione di secondu ordine. In fatti, ci sò ancu termini di dispersione di ordine superiore chì ponu influenzà a distribuzione di u tempu di l'impulsi laser ultrafart, ma in pratica, hè generalmente sufficiente solu esaminà l'effettu di u GDD. GDD hè un valore dipendente da a frequenza chì hè linearmente proporzionale à u spessore di un materiale datu. L'ottiche di trasmissione cum'è i cumpunenti di lente, finestra è obiettivi anu tipicamente valori GDD pusitivi, ciò chì indica chì una volta compressi l'impulsi ponu dà à l'ottiche di trasmissione una durata di l'impulsu più longa di quelli emessi dasistemi laserI cumpunenti cù frequenze più basse (vale à dì, lunghezze d'onda più lunghe) si propaganu più velocemente chè i cumpunenti cù frequenze più alte (vale à dì, lunghezze d'onda più corte). Mentre l'impulsu passa per sempre più materia, a lunghezza d'onda in l'impulsu continuerà à estendersi sempre di più in u tempu. Per durate d'impulsu più corte, è dunque larghezze di banda più ampie, questu effettu hè ulteriormente esageratu è pò purtà à una distorsione significativa di u tempu d'impulsu.

Applicazioni laser ultraveloci
spettroscopia
Dapoi l'avventu di e fonti laser ultraveloci, a spettroscopia hè stata unu di i so principali campi d'applicazione. Riducendu a durata di l'impulsu à femtosecondi o ancu attosecondi, si ponu avà ottene prucessi dinamichi in fisica, chimica è biologia chì eranu storicamente impussibili d'osservà. Unu di i prucessi chjave hè u muvimentu atomicu, è l'osservazione di u muvimentu atomicu hà migliuratu a cumprensione scientifica di i prucessi fundamentali cum'è a vibrazione moleculare, a dissociazione moleculare è u trasferimentu d'energia in e proteine ​​fotosintetiche.

bioimaghjini
I laser ultraveloci di putenza massima supportanu prucessi non lineari è migliuranu a risoluzione per l'imaghjini biologica, cum'è a microscopia multifotonica. In un sistema multifotonicu, per generà un signale non lineare da un mezu biologicu o un bersagliu fluorescente, dui fotoni devenu sovrappone si in u spaziu è in u tempu. Stu mecanismu non lineare migliora a risoluzione di l'imaghjini riducendu significativamente i signali di fluorescenza di fondu chì affliggenu i studii di prucessi à un fotone. U fondu di u signale simplificatu hè illustratu. A regione d'eccitazione più chjuca di u microscopiu multifotonicu impedisce ancu a fototossicità è minimizza i danni à u campione.

Figura 1: Un esempiu di diagramma di un percorsu di fasciu in un esperimentu di microscopiu multifotonicu

Trasfurmazione di materiali laser
E fonti laser ultraveloci anu ancu rivoluzionatu a micromacchinazione laser è a trasfurmazione di i materiali per via di u modu unicu in cui l'impulsi ultracorti interagiscenu cù i materiali. Cum'è digià mintuvatu, quandu si parla di LDT, a durata di l'impulsu ultraveloce hè più rapida di a scala di tempu di a diffusione di u calore in u reticolo di u materiale. I laser ultraveloci producenu una zona affettata da u calore assai più chjuca chèlaser pulsati di nanosecondi, risultendu in perdite d'incisione più basse è una machinazione più precisa. Stu principiu hè ancu applicabile à l'applicazioni mediche, induve a precisione aumentata di u tagliu laser ultrafart aiuta à riduce i danni à i tessuti circundanti è migliora l'esperienza di u paziente durante a chirurgia laser.

Impulsi d'attosecondu: u futuru di i laser ultraveloci
Mentre a ricerca cuntinueghja à fà avanzà i laser ultraveloci, si sviluppanu fonti di luce nove è migliurate cù durate d'impulsi più brevi. Per acquistà una visione di i prucessi fisichi più veloci, parechji circadori si stanu cuncentrendu nantu à a generazione d'impulsi d'attosecondi - circa 10-18 s in a gamma di lunghezze d'onda ultraviolette estreme (XUV). L'impulsi d'attosecondi permettenu u seguimentu di u muvimentu di l'elettroni è migliuranu a nostra comprensione di a struttura elettronica è di a meccanica quantica. Mentre l'integrazione di i laser d'attosecondi XUV in i prucessi industriali ùn hà ancu fattu progressi significativi, a ricerca è i progressi in corso in u campu spingeranu quasi certamente sta tecnulugia fora di u laburatoriu è in a fabricazione, cum'è hè statu u casu cù i femtosecondi è i picosecondi.fonti laser.