Застосування настроюваних лазерів можна загалом розділити на дві основні категорії: перша — коли однолінійні або багатолінійні лазери з фіксованою довжиною хвилі не можуть забезпечити необхідну одну або декілька дискретних довжин хвиль; інша категорія включає ситуації, колилазерДовжину хвилі необхідно постійно налаштовувати під час експериментів або випробувань, таких як спектроскопія та експерименти з детектуванням накачування.
Багато типів настроюваних лазерів можуть генерувати настроювані імпульси безперервної хвилі (CW), наносекундні, пікосекундні або фемтосекундні імпульси. Їхні вихідні характеристики визначаються використовуваним середовищем підсилення лазера. Основною вимогою до настроюваних лазерів є те, що вони можуть випромінювати лазери в широкому діапазоні довжин хвиль. Для вибору певних довжин хвиль або діапазонів довжин хвиль з діапазонів випромінювання можна використовувати спеціальні оптичні компоненти.настроювані лазериТут ми представимо вам кілька поширених настроюваних лазерів.
Настроюваний лазер безперервної стоячої хвилі
Концептуально,Настроюваний лазер безперервного струмує найпростішою архітектурою лазера. Цей лазер включає дзеркало з високою відбивною здатністю, підсилювальне середовище та вихідне сполучне дзеркало (див. Рисунок 1), і він може забезпечувати вихід безперервної хвилі, використовуючи різні лазерні середовища підсилення. Для досягнення настроюваності необхідно вибрати підсилювальне середовище, яке може охоплювати цільовий діапазон довжин хвиль.
2. Налаштовуваний кільцевий лазер безперервного випромінювання
Кільцеве лазери вже давно використовуються для досягнення настроюваного випромінювання безперервної дії за допомогою однієї поздовжньої моди зі спектральною смугою пропускання в кілогерцовому діапазоні. Подібно до лазерів на стоячій хвилі, настроювані кільцеві лазери також можуть використовувати барвники та титан-сапфір як підсилювальні середовища. Барвники можуть забезпечити надзвичайно вузьку ширину лінії менше 100 кГц, тоді як титан-сапфір пропонує ширину лінії менше 30 кГц. Діапазон налаштування лазера на барвнику становить від 550 до 760 нм, а титан-сапфірового лазера - від 680 до 1035 нм. Вихідні частоти обох типів лазерів можна подвоїти в ультрафіолетовому діапазоні.
3. Квазінеперервний лазер із синхронізацією мод
Для багатьох застосувань точне визначення часових характеристик лазерного випромінювання важливіше, ніж точне визначення енергії. Фактично, для досягнення коротких оптичних імпульсів потрібна конфігурація резонатора з багатьма поздовжніми модами, що резонують одночасно. Коли ці циклічні поздовжні моди мають фіксоване фазове співвідношення всередині лазерного резонатора, лазер буде синхронізований за модами. Це дозволить одному імпульсу коливатися всередині резонатора, період якого визначається довжиною лазерного резонатора. Активної синхронізації мод можна досягти за допомогоюакустооптичний модулятор(AOM), або пасивне синхронізування мод, може бути реалізовано за допомогою лінзи Керра.
4. Надшвидкий ітербієвий лазер
Хоча титан-сапфірові лазери мають широке застосування, деякі експерименти з біологічної візуалізації вимагають більших довжин хвиль. Типовий процес двофотонного поглинання збуджується фотонами з довжиною хвилі 900 нм. Оскільки довші довжини хвиль означають менше розсіювання, довші довжини хвиль збудження можуть ефективніше проводити біологічні експерименти, які вимагають більшої глибини зображення.
Сьогодні лазери, що налаштовуються, застосовуються в багатьох важливих галузях, починаючи від фундаментальних наукових досліджень до виробництва лазерів та наук про життя та здоров'я. Діапазон доступних технологій дуже широкий, починаючи від простих систем, що налаштовуються в безперервному режимі, вузька ширина лінії яких може бути використана для спектроскопії високої роздільної здатності, молекулярного та атомного захоплення, а також експериментів з квантової оптики, надаючи ключову інформацію сучасним дослідникам. Сучасні виробники лазерів пропонують універсальні рішення, забезпечуючи лазерний вихідний діапазон понад 300 нм у діапазоні енергії наноджоулів. Більш складні системи охоплюють вражаючий широкий спектральний діапазон від 200 до 20 000 нм у діапазонах енергії мікроджоулів та міліджоулів.
Час публікації: 12 серпня 2025 р.