Unicolaser ultravelidoprima parte
Proprietà uniche di UltraFastlaser
La durata dell'impulso ultra-short dei laser ultrafast fornisce a questi sistemi proprietà uniche che li distinguono dai laser a impulsi lunghi o ad onda continua (CW). Per generare un impulso così corto, è richiesta una larghezza di banda ad ampio spettro. La forma dell'impulso e la lunghezza d'onda centrale determinano la larghezza di banda minima richiesta per generare impulsi di una durata particolare. In genere, questa relazione è descritta in termini di prodotto a larghezza di band (TBP), che deriva dal principio di incertezza. Il TBP dell'impulso gaussiano è dato dalla seguente formula: TBPGAUSSAN = ΔτΔν≈0.441
Δτ è la durata dell'impulso e ΔV è la larghezza di banda di frequenza. In sostanza, l'equazione mostra che esiste una relazione inversa tra la larghezza di banda dello spettro e la durata dell'impulso, il che significa che quando la durata dell'impulso diminuisce, la larghezza di banda richiesta per generare tale impulso aumenta. La Figura 1 illustra la larghezza di banda minima richiesta per supportare diverse durate degli impulsi.
Figura 1: larghezza di banda spettrale minima richiesta per supportareAlleghi laserdi 10 ps (verde), 500 fs (blu) e 50 fs (rosso)
Le sfide tecniche dei laser ultravefast
L'ampia larghezza di banda spettrale, la potenza di picco e la breve durata dell'impulso dei laser ultraveloce devono essere gestite correttamente nel sistema. Spesso, una delle soluzioni più semplici a queste sfide è l'uscita a spettro ampio dei laser. Se in passato hai utilizzato principalmente laser a impulsi più lunghi o onde continue, lo stock esistente di componenti ottici potrebbe non essere in grado di riflettere o trasmettere tutta la larghezza di banda degli impulsi ultravelinali.
Soglia di danno laser
L'ottica ultrafast ha anche significativamente diverso e più difficile da navigare sulle soglie di danno laser (LDT) rispetto alle fonti laser più convenzionali. Quando sono previste l'otticaLaser pulsati nanosecondi, I valori LDT sono generalmente nell'ordine di 5-10 J/cm2. Per l'ottica ultraveloce, i valori di questa grandezza sono praticamente inauditi, poiché i valori LDT hanno maggiori probabilità di essere nell'ordine di <1 j/cm2, di solito più vicini a 0,3 J/cm2. La variazione significativa dell'ampiezza LDT sotto diverse durate degli impulsi è il risultato del meccanismo di danno laser basato sulle durate degli impulsi. Per laser nanosecondi o piùlaser pulsati, il meccanismo principale che provoca danni è il riscaldamento termico. I materiali di rivestimento e substrato deldispositivi otticiAssorbi i fotoni incidenti e riscaldali. Ciò può portare alla distorsione del reticolo cristallino del materiale. Espansione termica, cracking, fusione e deformazione reticolare sono i comuni meccanismi di danno termico di questifonti laser.
Tuttavia, per i laser ultrafast, la durata dell'impulso stessa è più veloce della scala temporale del trasferimento di calore dal laser al reticolo del materiale, quindi l'effetto termico non è la causa principale del danno indotto dal laser. Invece, la potenza di picco del laser ultraveloce trasforma il meccanismo di danno in processi non lineari come l'assorbimento e la ionizzazione multi-fotone. Questo è il motivo per cui non è possibile semplicemente restringere la valutazione LDT di un impulso di nanosecondi a quello di un impulso ultrafast, perché il meccanismo fisico di danno è diverso. Pertanto, nelle stesse condizioni di utilizzo (ad esempio, lunghezza d'onda, durata dell'impulso e velocità di ripetizione), un dispositivo ottico con una valutazione LDT sufficientemente elevata sarà il miglior dispositivo ottico per la tua applicazione specifica. L'ottica testata in condizioni diverse non sono rappresentative delle prestazioni effettive delle stesse ottiche nel sistema.
Figura 1: meccanismi di danno indotto dal laser con diverse durate degli impulsi
Tempo post: giu-24-2024