იმპულსური ლაზერების მიმოხილვა

მიმოხილვაპულსირებული ლაზერები

გენერირების ყველაზე პირდაპირი გზალაზერულიpulses არის უწყვეტი ლაზერის გარედან მოდულატორის დამატება. ამ მეთოდს შეუძლია წარმოქმნას უსწრაფესი პიკოწამიანი პულსი, თუმცა მარტივი, მაგრამ ნარჩენი სინათლის ენერგია და პიკური სიმძლავრე არ შეიძლება აღემატებოდეს უწყვეტი სინათლის სიმძლავრეს. ამიტომ, ლაზერული იმპულსების წარმოქმნის უფრო ეფექტური გზაა ლაზერის ღრუში მოდულაცია, ენერგიის შენახვა იმპულსური მატარებლის გამოსვლის დროს და მისი გამოთავისუფლება დროულად. ლაზერული ღრუს მოდულაციის საშუალებით პულსების გენერირებისთვის გამოყენებული ოთხი გავრცელებული ტექნიკაა გაზრდის გადართვა, Q- გადართვა (დაკარგვის გადართვა), ღრუს დაცლა და რეჟიმის ჩაკეტვა.

გამაძლიერებელი გადამრთველი წარმოქმნის მოკლე იმპულსებს ტუმბოს სიმძლავრის მოდულირებით. მაგალითად, ნახევარგამტარული გამაძლიერებლის გადართვის ლაზერებს შეუძლიათ წარმოქმნან იმპულსები რამდენიმე ნანოწამიდან ასი პიკოწამამდე მიმდინარე მოდულაციით. მიუხედავად იმისა, რომ პულსის ენერგია დაბალია, ეს მეთოდი ძალიან მოქნილია, როგორიცაა რეგულირებადი გამეორების სიხშირე და პულსის სიგანე. 2018 წელს, ტოკიოს უნივერსიტეტის მკვლევარებმა განაცხადეს ფემტოწამში გადართვის ნახევარგამტარული ლაზერი, რომელიც წარმოადგენს გარღვევას 40 წლიანი ტექნიკური საცობში.

ძლიერი ნანოწამიანი იმპულსები, როგორც წესი, წარმოიქმნება Q- გადართვის ლაზერებით, რომლებიც გამოიყოფა ღრუში რამდენიმე მრგვალი მოგზაურობის დროს, ხოლო პულსის ენერგია რამდენიმე მილიჯოულიდან რამდენიმე ჯოულამდეა, რაც დამოკიდებულია სისტემის ზომაზე. საშუალო ენერგიის (ზოგადად 1 μJ-ზე ნაკლები) პიკოწამის და ფემტოწამის იმპულსები ძირითადად წარმოიქმნება რეჟიმში ჩაკეტილი ლაზერებით. ლაზერულ რეზონატორში არის ერთი ან მეტი ულტრამოკლე პულსი, რომელიც მუდმივად ტრიალებს. ყოველი შიდა ღრუს პულსი გადასცემს პულსს გამომავალი დაწყვილების სარკეში და სიხშირე ჩვეულებრივ 10 MHz-დან 100 GHz-მდეა. ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს სრულიად ნორმალურ დისპერსიულ (ANDi) დისპაციურ სოლიტონ ფემტოწამსბოჭკოვანი ლაზერული მოწყობილობა, რომელთა უმეტესობა შეიძლება აშენდეს Thorlabs-ის სტანდარტული კომპონენტების გამოყენებით (ბოჭკოვანი, ლინზა, სამონტაჟო და გადაადგილების მაგიდა).

ამისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ღრუს დაცლის ტექნიკაQ-ჩართული ლაზერებიუფრო მოკლე იმპულსების და რეჟიმით ჩაკეტილი ლაზერების მისაღებად პულსის ენერგიის გაზრდის დაბალი სიხშირით.

დროის დომენისა და სიხშირის დომენის იმპულსები
დროთა განმავლობაში პულსის წრფივი ფორმა ზოგადად შედარებით მარტივია და შეიძლება გამოიხატოს გაუსის და sech² ფუნქციებით. პულსის დრო (ასევე ცნობილია როგორც პულსის სიგანე) ყველაზე ხშირად გამოიხატება ნახევრად სიმაღლის სიგანის (FWHM) მნიშვნელობით, ანუ სიგანე, რომლის გასწვრივ ოპტიკური სიმძლავრე არის პიკური სიმძლავრის მინიმუმ ნახევარი; Q-ჩართული ლაზერი წარმოქმნის ნანოწამიან მოკლე პულსებს
რეჟიმზე ჩაკეტილი ლაზერები აწარმოებენ ულტრამოკლე იმპულსებს (USP) ათობით პიკოწამიდან ფემტოწამამდე. მაღალსიჩქარიან ელექტრონიკას შეუძლია გაზომოს მხოლოდ ათობით პიმოწამამდე, ხოლო მოკლე იმპულსების გაზომვა შესაძლებელია მხოლოდ წმინდა ოპტიკური ტექნოლოგიებით, როგორიცაა ავტოკორელატორები, FROG და SPIDER. მიუხედავად იმისა, რომ ნანოწამიანი ან უფრო გრძელი იმპულსები ძნელად ცვლის პულსის სიგანეს მოგზაურობისას, თუნდაც დიდ დისტანციებზე, ულტრამოკლე იმპულსებზე შეიძლება გავლენა იქონიოს სხვადასხვა ფაქტორმა:

დისპერსიამ შეიძლება გამოიწვიოს პულსის დიდი გაფართოება, მაგრამ შეიძლება ხელახლა შეკუმშოს საპირისპირო დისპერსიით. შემდეგი დიაგრამა გვიჩვენებს, თუ როგორ ანაზღაურებს Thorlabs femtosecond pulse კომპრესორი მიკროსკოპის დისპერსიას.

არაწრფივიობა, როგორც წესი, პირდაპირ გავლენას არ ახდენს პულსის სიგანეზე, მაგრამ ის აფართოებს გამტარუნარიანობას, რაც პულსს უფრო მგრძნობიარეს ხდის დისპერსიის მიმართ გავრცელების დროს. ნებისმიერი ტიპის ბოჭკო, მათ შორის სხვა გამაძლიერებელი საშუალებები შეზღუდული გამტარუნარიანობით, შეიძლება გავლენა იქონიოს გამტარუნარიანობის ან ულტრამოკლე პულსის ფორმაზე და გამტარუნარიანობის შემცირებამ შეიძლება გამოიწვიოს დროის გაფართოება; ასევე არის შემთხვევები, როდესაც მკვეთრად გაჟღენთილი პულსის პულსის სიგანე მცირდება, როდესაც სპექტრი ვიწროვდება.