Оглядімпульсні лазери
Найпряміший спосіб генераціїлазерімпульсів полягає у додаванні модулятора до зовнішньої частини безперервного лазера. Цей метод може генерувати найшвидший пікосекундний імпульс, хоча й простий, але втрачена світлова енергія та пікова потужність не можуть перевищувати потужність безперервного світла. Тому більш ефективним способом генерації лазерних імпульсів є модуляція в лазерному резонаторі, накопичення енергії в момент вимкнення імпульсної послідовності та вивільнення її в момент увімкнення. Чотири поширені методи, що використовуються для генерації імпульсів за допомогою модуляції лазерного резонатора, - це перемикання коефіцієнта посилення, Q-перемикання (перемикання втрат), спорожнення резонатора та синхронізація мод.
Перемикач посилення генерує короткі імпульси, модулюючи потужність накачування. Наприклад, напівпровідникові лазери з перемиканням посилення можуть генерувати імпульси від кількох наносекунд до ста пікосекунд шляхом модуляції струму. Хоча енергія імпульсу низька, цей метод є дуже гнучким, наприклад, забезпечує регульовану частоту повторення та ширину імпульсу. У 2018 році дослідники з Токійського університету повідомили про фемтосекундний напівпровідниковий лазер з перемиканням посилення, що є проривом у вирішенні 40-річної технічної проблеми.
Сильні наносекундні імпульси зазвичай генеруються лазерами з модуляцією добротності, які випромінюються за кілька циклів у резонаторі, а енергія імпульсу знаходиться в діапазоні від кількох міліджоулів до кількох джоулів, залежно від розміру системи. Пікосекундні та фемтосекундні імпульси середньої енергії (зазвичай менше 1 мкДж) в основному генеруються лазерами з синхронізацією мод. У лазерному резонаторі є один або декілька ультракоротких імпульсів, які безперервно циклічно змінюються. Кожен внутрішньорезонаторний імпульс пропускає імпульс через вихідне дзеркало зв'язку, а частота переналаштування зазвичай становить від 10 МГц до 100 ГГц. На рисунку нижче показано повністю нормально дисперсійний (ANDi) дисипативний солітонний фемтосекундний імпульс.волоконний лазерний пристрій, більшість з яких можна зібрати з використанням стандартних компонентів Thorlabs (оптико-волокно, лінза, кріплення та стіл переміщення).
Техніка спорожнення порожнини може бути використана дляЛазери з модуляцією добротностідля отримання коротших імпульсів та лазерів із синхронізацією мод для збільшення енергії імпульсів з нижчою речастотою.
Імпульси часової та частотної областей
Лінійна форма імпульсу з часом, як правило, є відносно простою і може бути виражена гаусовими та сех² функціями. Час імпульсу (також відомий як ширина імпульсу) найчастіше виражається значенням ширини на половині висоти (FWHM), тобто шириною, на якій оптична потужність становить щонайменше половину пікової потужності; лазер з модуляцією добротності генерує наносекундні короткі імпульси через
Лазери з синхронізацією мод генерують надкороткі імпульси (УКІ) порядку десятків пікосекунд до фемтосекунд. Високошвидкісна електроніка може вимірювати лише до десятків пікосекунд, а коротші імпульси можна вимірювати лише за допомогою чисто оптичних технологій, таких як автокорелятори, FROG та SPIDER. Хоча наносекундні або довші імпульси майже не змінюють свою ширину під час поширення, навіть на великі відстані, на надкороткі імпульси може впливати низка факторів:
Дисперсія може призвести до значного розширення імпульсу, але її можна повторно стиснути з протилежною дисперсією. На наступній діаграмі показано, як фемтосекундний імпульсний компресор Thorlabs компенсує дисперсію мікроскопа.
Нелінійність зазвичай не впливає безпосередньо на ширину імпульсу, але вона розширює смугу пропускання, роблячи імпульс більш схильним до дисперсії під час поширення. Будь-який тип волокна, включаючи інші середовища підсилення з обмеженою смугою пропускання, може впливати на форму смуги пропускання або надкороткого імпульсу, а зменшення смуги пропускання може призвести до розширення в часі; Також бувають випадки, коли ширина імпульсу сильно чирпованого імпульсу стає коротшою, коли спектр стає вужчим.
Час публікації: 05 лютого 2024 р.