Panoramica dilaser pulsati
Il modo più diretto per generarelaserLa tecnica per generare impulsi consiste nell'aggiungere un modulatore all'esterno del laser continuo. Questo metodo, sebbene semplice, può produrre impulsi di picosecondi molto veloci, ma comporta una dispersione di energia luminosa e la potenza di picco non può superare quella del laser continuo. Pertanto, un metodo più efficiente per generare impulsi laser è quello di modulare all'interno della cavità laser, immagazzinando energia durante i momenti di spegnimento del treno di impulsi e rilasciandola durante i momenti di accensione. Le quattro tecniche più comuni utilizzate per generare impulsi tramite modulazione della cavità laser sono la commutazione del guadagno, la commutazione Q (commutazione delle perdite), lo svuotamento della cavità e il blocco di modo.
Il commutatore di guadagno genera impulsi brevi modulando la potenza della pompa. Ad esempio, i laser a semiconduttore con commutazione di guadagno possono generare impulsi da pochi nanosecondi a cento picosecondi tramite la modulazione della corrente. Sebbene l'energia dell'impulso sia bassa, questo metodo è molto flessibile, consentendo ad esempio la regolazione della frequenza di ripetizione e della larghezza dell'impulso. Nel 2018, i ricercatori dell'Università di Tokyo hanno presentato un laser a semiconduttore a commutazione di guadagno a femtosecondi, che rappresenta una svolta in un collo di bottiglia tecnologico che durava da 40 anni.
Impulsi intensi di nanosecondi sono generalmente generati da laser Q-switched, che vengono emessi in più passaggi all'interno della cavità, e l'energia dell'impulso è compresa tra pochi millijoule e diversi joule, a seconda delle dimensioni del sistema. Impulsi di media energia (generalmente inferiori a 1 μJ) di picosecondi e femtosecondi sono generati principalmente da laser a blocco di modi. Nel risonatore laser sono presenti uno o più impulsi ultracorti che si ripetono ciclicamente. Ogni impulso intracavità trasmette un impulso attraverso lo specchio di accoppiamento in uscita, e la frequenza è generalmente compresa tra 10 MHz e 100 GHz. La figura seguente mostra un solitone dissipativo a femtosecondi completamente a dispersione normale (ANDi).dispositivo laser a fibrala maggior parte dei quali può essere realizzata utilizzando i componenti standard di Thorlabs (fibra ottica, lente, supporto e tavola di spostamento).
La tecnica di svuotamento della cavità può essere utilizzata perLaser a commutazione Qper ottenere impulsi più brevi e laser a blocco di modo per aumentare l'energia dell'impulso con una frequenza inferiore.
Impulsi nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza
La forma lineare dell'impulso nel tempo è generalmente relativamente semplice e può essere espressa da funzioni gaussiane e sech². Il tempo di impulso (noto anche come larghezza dell'impulso) è più comunemente espresso dal valore della larghezza a metà altezza (FWHM), cioè la larghezza su cui la potenza ottica è almeno la metà della potenza di picco; il laser Q-switched genera impulsi brevi di nanosecondi attraverso
I laser a blocco di modo producono impulsi ultracorti (USP) dell'ordine di decine di picosecondi o femtosecondi. L'elettronica ad alta velocità può misurare solo fino a decine di picosecondi, e gli impulsi più brevi possono essere misurati solo con tecnologie puramente ottiche come autocorrelatori, FROG e SPIDER. Mentre gli impulsi di nanosecondi o più lunghi cambiano a malapena la loro larghezza durante la propagazione, anche su lunghe distanze, gli impulsi ultracorti possono essere influenzati da una varietà di fattori:
La dispersione può causare un notevole allargamento dell'impulso, ma è possibile ricomprimerlo con la dispersione opposta. Il diagramma seguente mostra come il compressore di impulsi a femtosecondi Thorlabs compensa la dispersione del microscopio.
La non linearità generalmente non influisce direttamente sulla larghezza dell'impulso, ma ne amplia la larghezza di banda, rendendo l'impulso più soggetto a dispersione durante la propagazione. Qualsiasi tipo di fibra, inclusi altri mezzi di guadagno con larghezza di banda limitata, può influenzare la forma della larghezza di banda o dell'impulso ultracorto, e una diminuzione della larghezza di banda può portare a un allargamento nel tempo; ci sono anche casi in cui la larghezza dell'impulso fortemente chirp diventa più corta quando lo spettro si restringe.
Data di pubblicazione: 05-feb-2024