Laser ultrarapidu unicu parte duie

Uniculaser ultrarapidua seconda parte

Dispersione è diffusione di impulsi: dispersione di ritardu di gruppu
Unu di i sfidi tecnichi più difficiuli scontri in l'usu di laser ultrarapidi hè di mantene a durata di l'impulsi ultra-corti inizialmente emessi da u laser.laser. I pulsati ultrafasti sò assai suscettibili à a distorsioni di u tempu, chì facenu i pulsati più longu. Stu effettu s'aggrava cum'è a durata di l'impulsu iniziale s'accorta. Mentre i laser ultrafast ponu emette impulsi cù una durata di 50 seconde, ponu esse amplificati in u tempu usendu specchi è lenti per trasmette u pulse à u locu di destinazione, o ancu solu trasmette u pulse à traversu l'aria.

Questa distorsione di u tempu hè quantificata utilizendu una misura chjamata dispersione ritardata di gruppu (GDD), cunnisciuta ancu com'è dispersione di u sicondu ordine. In fatti, ci sò ancu termini di dispersione di più altu chì ponu influenzà a distribuzione di u tempu di impulsi ultrafart-laser, ma in pratica, hè di solitu abbastanza solu per 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'ottica di trasmissione cum'è lenti, finestra è cumpunenti oggettivi sò tipicamente valori GDD pusitivi, chì indicanu chì una volta i impulsi cumpressi ponu dà à l'ottica di trasmissione una durata di impulsu più longa di quelli emessi dasistemi laser. I cumpunenti cù frequenze più basse (vale à dì, lunghezze d'onda più lunghe) si propaganu più veloce di cumpunenti cù frequenze più alte (vale à dì, lunghezze d'onda più brevi). Quandu u pulsu passa per più è più materia, a lunghezza d'onda in u pulsu cuntinuà à stende più è più in u tempu. Per durazioni di impulsi più brevi, è dunque larghezza di banda più larga, questu effettu hè più esageratu è pò esse risultatu in una distorsione significativa di u tempu di impulsu.

Applicazioni laser ultrarapide
spettroscopia
Dapoi l'avventu di e fonti laser ultrarapide, a spettroscopia hè stata una di e so principali applicazioni. Riducendu a durata di l'impulsu à femtosecondi o ancu attosecondi, i prucessi dinamichi in fisica, chimica è biulugia chì eranu storicamente impussibili di osservà ponu avà esse ottenuti. Unu di i prucessi chjave hè u muvimentu atomicu, è l'osservazione di u muvimentu atomicu hà migliuratu a cunniscenza scientifica di i prucessi fundamentali cum'è a vibrazione moleculare, a dissociazione moleculare è u trasferimentu d'energia in e proteine ​​​​fotosintesi.

bioimaging
I laser ultraveloci di piccu supportanu i prucessi non lineari è migliurà a risoluzione per l'imaghjini biologichi, cum'è a microscopia multi-fotonica. In un sistema multi-fotoni, per generà un signalu non lineale da un mediu biologicu o un target fluorescente, dui fotoni devenu sovrapponenu in u spaziu è u tempu. Stu meccanismo non lineare migliora a risoluzione di l'imaghjini riducendu significativamente i segnali di fluorescenza di fondo chì affettanu i studii di prucessi di un fotonu. U fondu di signale simplificatu hè illustratu. A regione di eccitazione più chjuca di u microscopiu multifotoni impedisce ancu a fototossicità è minimizza i danni à a mostra.

Figura 1: Un diagramma di esempiu di una strada di fasciu in un esperimentu di microscopiu multi-fotoni

Trattamentu di materiale laser
I fonti laser ultraveloci anu ancu rivoluzionatu a micromachinizazione laser è a trasfurmazioni di materiale per via di u modu unicu chì i pulsazioni ultracorti interagiscenu cù i materiali. Cumu l'anu dettu prima, quandu si parla di LDT, a durata di u pulsu ultrafast hè più veloce di a scala di u tempu di diffusione di u calore in u lattice di u materiale. Laser ultrafast pruduce una zona affettata da u calore assai più chjuca chèlaser pulsati nanosecondi, risultatu in perdite di incisione più bassu è una machinazione più precisa. Stu principiu hè ancu applicabile à l'applicazioni mediche, induve a precisione aumentata di u taglio laser ultrafart aiuta à riduce i danni à u tissutu circundante è migliurà l'esperienza di u paziente durante a chirurgia laser.

Impulsi attosecondi: u futuru di i laser ultrarapidi
Cume a ricerca cuntinueghja à avanzà i laser ultraveloci, sò sviluppati fonti di luce novi è migliorati cù durazioni di impulsi più brevi. Per acquistà una visione di i prucessi fisichi più veloci, assai circadori si cuncentranu nantu à a generazione di impulsi attosecondi - circa 10-18 s in a gamma di lunghezze d'onda ultraviolette (XUV). I impulsi attosecondi permettenu u seguimentu di u muvimentu di l'elettroni è migliurà a nostra cunniscenza di a struttura elettronica è a meccanica quantistica. Mentre chì l'integrazione di i laser attosecondi XUV in i prucessi industriali ùn anu ancu avè fattu un prugressu significativu, a ricerca in corso è l'avanzamenti in u campu quasi certamente spinghjerà sta tecnulugia fora di u laboratoriu è in a fabricazione, cum'è hè statu u casu cù u femtosecondu è u picosecondu.fonti laser.