პულსირებული ლაზერების მიმოხილვა

მიმოხილვაპულსირებული ლაზერები

გენერირების ყველაზე პირდაპირი გზალაზერიიმპულსების ერთ-ერთი მთავარი პრინციპი უწყვეტი ლაზერის გარე მხარეს მოდულატორის დამატებაა. ამ მეთოდს შეუძლია ყველაზე სწრაფი პიკოწამიანი იმპულსის წარმოქმნა, თუმცა მარტივია, მაგრამ სინათლის ენერგია იკარგება და პიკური სიმძლავრე არ უნდა აღემატებოდეს უწყვეტი სინათლის სიმძლავრეს. ამიტომ, ლაზერული იმპულსების გენერირების უფრო ეფექტური გზაა ლაზერის ღრუში მოდულაცია, იმპულსური მატარებლის გამორთვის დროს ენერგიის შენახვა და ჩართვის დროს მისი გამოშვება. ლაზერული ღრუს მოდულაციის მეშვეობით იმპულსების გენერირების ოთხი გავრცელებული ტექნიკაა გაძლიერების გადართვა, Q-გადართვა (დანაკარგების გადართვა), ღრუს დაცლა და რეჟიმის ბლოკირება.

გაძლიერების გადამრთველი ტუმბოს სიმძლავრის მოდულირებით მოკლე იმპულსებს წარმოქმნის. მაგალითად, ნახევარგამტარული გაძლიერების გადართვის ლაზერებს დენის მოდულაციით შეუძლიათ რამდენიმე ნანოწამიდან ას პიკოწამამდე იმპულსების გენერირება. მიუხედავად იმისა, რომ იმპულსის ენერგია დაბალია, ეს მეთოდი ძალიან მოქნილია, მაგალითად, რეგულირებადი გამეორების სიხშირისა და იმპულსის სიგანის უზრუნველყოფით. 2018 წელს ტოკიოს უნივერსიტეტის მკვლევარებმა ფემტოწამიანი გაძლიერების გადართვის ნახევარგამტარული ლაზერის შესახებ განაცხადეს, რაც 40-წლიანი ტექნიკური შეფერხების პრობლემის გადაჭრაში გარღვევას წარმოადგენს.

ძლიერი ნანოწამიანი იმპულსები, როგორც წესი, წარმოიქმნება Q-გადართვის ლაზერების მიერ, რომლებიც ღრუში რამდენიმე წრიულ ბრუნში გამოიყოფა და იმპულსის ენერგია სისტემის ზომის მიხედვით რამდენიმე მილიჯოულიდან რამდენიმე ჯოულამდე დიაპაზონშია. საშუალო ენერგიის (ზოგადად 1 μJ-ზე ნაკლები) პიკოწამიანი და ფემტოწამიანი იმპულსები ძირითადად რეჟიმით ბლოკირებული ლაზერებით წარმოიქმნება. ლაზერულ რეზონატორში არის ერთი ან მეტი ულტრამოკლე იმპულსი, რომლებიც უწყვეტად ციკლურად ციკლდება. თითოეული ღრუშიდა იმპულსი იმპულსს გამომავალი შეერთების სარკის მეშვეობით გადასცემს და ხელახალი სიხშირე, როგორც წესი, 10 MHz-დან 100 GHz-მდეა. ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე ნაჩვენებია სრულად ნორმალური დისპერსიის (ANDi) დისიპაციური სოლიტონის ფემტოწამი.ბოჭკოვანი ლაზერული მოწყობილობა, რომელთა უმეტესობა შეიძლება აშენდეს Thorlabs-ის სტანდარტული კომპონენტების გამოყენებით (ბოჭკოვანი ბოჭკო, ლინზა, სამაგრი და გადაადგილების ცხრილი).

ღრუს დაცლის ტექნიკის გამოყენება შესაძლებელიაQ-გადამრთველი ლაზერებიუფრო მოკლე იმპულსების და რეჟიმით ბლოკირებული ლაზერების მისაღებად, რათა გაიზარდოს იმპულსის ენერგია უფრო დაბალი რესიხშირით.

დროის დომენის და სიხშირის დომენის იმპულსები
იმპულსის წრფივი ფორმა დროსთან მიმართებაში ზოგადად შედარებით მარტივია და შეიძლება გამოისახოს გაუსის და sech² ფუნქციებით. იმპულსის დრო (ასევე ცნობილი როგორც იმპულსის სიგანე) ყველაზე ხშირად გამოისახება ნახევარი სიმაღლის სიგანის (FWHM) მნიშვნელობით, ანუ სიგანით, რომლის გასწვრივაც ოპტიკური სიმძლავრე პიკური სიმძლავრის მინიმუმ ნახევარია; Q-ჩართვით ლაზერი წარმოქმნის ნანოწამიან მოკლე იმპულსებს
რეჟიმით ბლოკირებული ლაზერები წარმოქმნიან ულტრამოკლე იმპულსებს (USP) ათობით პიკოწამიდან ფემტოწამამდე რიგის. მაღალსიჩქარიან ელექტრონიკას შეუძლია მხოლოდ ათობით პიკოწამის გაზომვა, ხოლო უფრო მოკლე იმპულსების გაზომვა შესაძლებელია მხოლოდ წმინდა ოპტიკური ტექნოლოგიებით, როგორიცაა ავტოკორელატორები, FROG და SPIDER. მიუხედავად იმისა, რომ ნანოწამიანი ან უფრო გრძელი იმპულსები თითქმის არ ცვლის იმპულსის სიგანეს მათი გადაადგილებისას, თუნდაც დიდ მანძილზე, ულტრამოკლე იმპულსებზე შეიძლება გავლენა იქონიოს სხვადასხვა ფაქტორმა:

დისპერსიამ შეიძლება გამოიწვიოს იმპულსის დიდი გაფართოება, მაგრამ შესაძლებელია მისი ხელახლა შეკუმშვა საპირისპირო დისპერსიით. შემდეგი დიაგრამა გვიჩვენებს, თუ როგორ კომპენსირებას ახდენს Thorlabs-ის ფემტოწამიანი იმპულსური კომპრესორი მიკროსკოპის დისპერსიისთვის.

არაწრფივობა, როგორც წესი, პირდაპირ გავლენას არ ახდენს იმპულსის სიგანეზე, მაგრამ აფართოებს გამტარობას, რაც იმპულსს გავრცელების დროს დისპერსიისადმი უფრო მგრძნობიარეს ხდის. ნებისმიერი ტიპის ბოჭკო, მათ შორის სხვა გამაძლიერებელი მედია შეზღუდული გამტარობით, შეიძლება გავლენა იქონიოს გამტარობის ან ულტრამოკლე იმპულსის ფორმაზე, ხოლო გამტარობის შემცირებამ შეიძლება გამოიწვიოს დროში გაფართოება; ასევე არსებობს შემთხვევები, როდესაც ძლიერად ჭიკჭიკებული იმპულსის იმპულსის სიგანე უფრო მოკლე ხდება, როდესაც სპექტრი ვიწროვდება.