Адзінызвышхуткасны лазерЧастка другая
Дысперсія і распаўсюджванне пульса: дысперсія затрымкі групы
Адной з самых складаных тэхнічных праблем, якія ўзнікаюць пры выкарыстанні звышхутках лазераў, з'яўляецца захаванне працягласці ультра-кароткіх імпульсаўлазер. Ультрафільяныя імпульсы вельмі адчувальныя да скажэння часу, што робіць імпульсы даўжэйшымі. Гэты эфект пагаршаецца, калі працягласць першапачатковага імпульсу скарачаецца. У той час як звышхуткі лазеры могуць выпраменьваць імпульсы з працягласцю 50 секунд, яны могуць быць узмоцнены ў часе, выкарыстоўваючы люстэркі і лінзы для перадачы імпульсу ў мэтавае месца, альбо нават проста перадаваць імпульс праз паветра.
У гэты час скажэнне колькасна ацэньваецца пры дапамозе меры, якая называецца групай затрымкі дысперсіі (ВДД), таксама вядомай як дысперсія другога парадку. На самай справе, існуюць таксама тэрміны дысперсіі больш высокага парадку, якія могуць паўплываць на размеркаванне часу ўльтра-лазерных імпульсаў, але на практыцы звычайна дастаткова проста вывучыць эфект ад ВДД. GDD-гэта частата залежнае значэнне, якое лінейна прапарцыйна таўшчыні дадзенага матэрыялу. Оптыка перадачы, такія як аб'ектыў, акно і аб'ектыўныя кампанентыЛазерныя сістэмы. Кампаненты з меншымі частотамі (г.зн. больш працяглыя даўжыні хвалі) распаўсюджваюцца хутчэй, чым кампаненты з больш высокімі частотамі (г.зн. карацейшыя даўжыні хвалі). Па меры таго, як імпульс праходзіць праз усё больш і больш, даўжыня хвалі ў імпульсе будзе працягвацца далей і далей у часе. Для больш кароткай працягласці імпульсу, а значыць, і больш шырокай прапускной здольнасці, гэты эфект яшчэ больш перабольшаны і можа прывесці да значнага скажэння часу імпульсу.
Ультрафільявыя лазерныя прыкладанні
спектраскапія
З моманту з'яўлення звышхуткасных лазерных крыніц спектраскапія стала адной з асноўных абласцей прымянення. Зніжаючы працягласць імпульсу да фемтосекундаў ці нават атасекунд, зараз могуць быць дасягнуты дынамічныя працэсы ў фізіцы, хіміі і біялогіі, якія гістарычна немагчыма назіраць. Адным з ключавых працэсаў з'яўляецца атамны рух, і назіранне за атамным рухам палепшыла навуковае разуменне асноўных працэсаў, такіх як малекулярная вібрацыя, малекулярная дысацыяцыя і перадача энергіі ў фотасінтэтычных бялкоў.
біялізуе
Ультрафінансавыя лазеры піка-магутнасці падтрымліваюць нелінейныя працэсы і паляпшаюць дазвол біялагічнай тамаграфіі, напрыклад, мультыфатонную мікраскапію. У мультыфатоннай сістэме, каб стварыць нелінейны сігнал з біялагічнай сярэдняй або флуарэсцэнтнай мэты, два фатоны павінны перасякацца ў прасторы і часу. Гэты нелінейны механізм паляпшае дазвол візуалізацыі, значна зніжаючы фонавыя сігналы флуарэсцэнцыі, што чума даследаванняў аднафатонных працэсаў. Ілюстраваны спрошчаны фон сігналу. Меншая вобласць узбуджэння мультыфатоннага мікраскопа таксама прадухіляе фотатаксічнасць і мінімізуе пашкоджанне ўзору.
Малюнак 1: Прыклад схемы шляху прамяня ў шматфатонскім мікраскопе
Лазерная апрацоўка матэрыялаў
Ультрафільявыя лазерныя крыніцы таксама зрабілі рэвалюцыю ў лазернай мікрамашыне і апрацоўцы матэрыялаў з -за унікальнага спосабу, які ўльтракаротны імпульсы ўзаемадзейнічаюць з матэрыяламі. Як ужо згадвалася раней, пры абмеркаванні ЛПТ, працягласць ультрафільма імпульсу хуткая, чым часовая шкала дыфузіі цяпла ў рашотцы матэрыялу. Ультрафільяныя лазеры вырабляюць значна меншую зону, якая пацярпела ад цяпла, чымНанасекундныя імпульсныя лазеры, што прыводзіць да зніжэння разрэзу і больш дакладнай апрацоўкі. Гэты прынцып таксама прымяняецца да медыцынскіх прымянення, дзе павышаная дакладнасць рэзкі ўльтра-лазера дапамагае знізіць пашкоджанне навакольных тканін і паляпшае вопыт пацыента падчас лазернай аперацыі.
Атасекундныя імпульсы: Будучыня звышхуткага лазераў
Па меры таго, як даследаванні працягваюць прасоўваць звышхуткі лазеры, распрацоўваюцца новыя і ўдасканаленыя крыніцы святла з меншай працягласцю імпульсу. Каб атрымаць уяўленне пра больш хуткія фізічныя працэсы, многія даследчыкі засяроджваюцца на генерацыі імпульсаў Attosecond-каля 10-18 с у экстрэмальным ультрафіялетавым (XUV) дыяпазоне хвалі. Імпульсы Attosecond дазваляюць адсочваць рух электронаў і палепшыць наша разуменне электроннай структуры і квантавай механікі. У той час як інтэграцыя лазераў XUV Attosecond у прамысловыя працэсы яшчэ не дасягнула значнага прагрэсу, працягваюцца даследаванні і дасягненні ў гэтай галіне амаль напэўна выштурхнуць гэтую тэхналогію з лабараторыі і ў вытворчасць, як гэта было ў выпадку з фемтосекундай і пікасекундайЛазерныя крыніцы.
Час паведамлення: 25 чэрвеня-2024