Panoramica dei laser pulsati

Panoramica dilaser pulsati

Il modo più diretto per generarelaserGli impulsi devono aggiungere un modulatore all'esterno del laser continuo. Questo metodo può produrre il più veloce impulso da picosecondo, sebbene semplice, ma l'energia della luce e la potenza di picco non possono superare la potenza della luce continua. Pertanto, un modo più efficiente per generare impulsi laser è quello di modulare nella cavità laser, immagazzinare energia in tempo libero del treno di impulsi e rilasciarla in tempo. Le quattro tecniche comuni utilizzate per generare impulsi attraverso la modulazione della cavità laser sono la commutazione del guadagno, il cambio Q (commutazione della perdita), lo svuotamento della cavità e il blocco della modalità.

L'interruttore di guadagno genera impulsi brevi modulando la potenza della pompa. Ad esempio, i laser a commutazione a semiconduttore possono generare impulsi da alcuni nanosecondi a un centinaio di picosecondi mediante la modulazione attuale. Sebbene l'energia dell'impulso sia bassa, questo metodo è molto flessibile, ad esempio fornire frequenza di ripetizione regolabile e larghezza dell'impulso. Nel 2018, i ricercatori dell'Università di Tokyo hanno riportato un laser a semiconduttore a fettosonde che si muove, che rappresenta una svolta in un collo di bottiglia tecnico di 40 anni.

Forti impulsi di nanosecondi sono generalmente generati dai laser a commutazione Q, che vengono emessi in diversi viaggi rotondi nella cavità e l'energia dell'impulso è nell'intervallo di diversi millijoule in diversi joule, a seconda delle dimensioni del sistema. L'energia media (generalmente al di sotto di 1 μJ) gli impulsi di picosecondi e femtosecondi sono generati principalmente dai laser bloccati in modalità. Ci sono uno o più impulsi UltraShort nel risonatore laser che ciclo continuamente. Ogni impulso intracavità trasmette un impulso attraverso lo specchio di accoppiamento di uscita e la refrequenza è generalmente compresa tra 10 MHz e 100 GHz. La figura seguente mostra una dissipativa Soliton dissipativa di dissipativa completamente normaledispositivo laser in fibra, la maggior parte dei quali può essere costruita utilizzando componenti standard Thorlabs (fibra, lente, montaggio e tavolo da spostamento).

La tecnica di svuotamento della cavità può essere utilizzata perLaser a commutazione Q.Per ottenere impulsi più corti e laser bloccati in modalità per aumentare l'energia dell'impulso con una ricrequenza inferiore.

Impulsi del dominio del tempo e del dominio di frequenza
La forma lineare dell'impulso con il tempo è generalmente relativamente semplice e può essere espressa dalle funzioni gaussiane e Sech². Il tempo di impulso (noto anche come larghezza dell'impulso) è più comunemente espresso dal valore di larghezza di mezza altezza (FWHM), cioè la larghezza attraverso la quale la potenza ottica è almeno metà della potenza di picco; Il laser a commutazione Q genera impulsi corti nanosecondi
I laser bloccati in modalità producono impulsi ultra-short (USP) nell'ordine di decine di picosecondi ai femtosecondi. L'elettronica ad alta velocità può solo misurare fino a decine di picosecondi e gli impulsi più corti possono essere misurati solo con tecnologie puramente ottiche come autocorrelatatori, rana e ragno. Mentre i nanosecondi o gli impulsi più lunghi difficilmente cambiano la larghezza del polso mentre viaggiano, anche per lunghe distanze, gli impulsi ultra-short possono essere influenzati da una varietà di fattori:

La dispersione può provocare un ampliamento di impulsi di grandi dimensioni, ma può essere ricompressa con la dispersione opposta. Il seguente diagramma mostra come il compressore di impulsi Femtosecondo Thorlabs compensa la dispersione del microscopio.

La non linearità generalmente non influisce direttamente sulla larghezza dell'impulso, ma allarga la larghezza di banda, rendendo l'impulso più suscettibile alla dispersione durante la propagazione. Qualsiasi tipo di fibra, inclusi altri media di guadagno con larghezza di banda limitata, può influire sulla forma della larghezza di banda o dell'impulso ultra-short e una diminuzione della larghezza di banda può portare a un ampliamento nel tempo; Ci sono anche casi in cui la larghezza dell'impulso dell'impulso fortemente cinguetto diventa più breve quando lo spettro diventa più stretto.