უნიკალური ულტრასწრაფი ლაზერი, პირველი ნაწილი

უნიკალურიულტრასწრაფი ლაზერიპირველი ნაწილი

ულტრასწრაფის უნიკალური თვისებებილაზერები
ულტრასწრაფი ლაზერების ულტრამოკლე იმპულსის ხანგრძლივობა ამ სისტემებს ანიჭებს უნიკალურ თვისებებს, რომლებიც განასხვავებს მათ გრძელი იმპულსური ან უწყვეტი ტალღის (CW) ლაზერებისგან. ასეთი მოკლე იმპულსის გენერირებისთვის საჭიროა ფართო სპექტრის გამტარობა. იმპულსის ფორმა და ცენტრალური ტალღის სიგრძე განსაზღვრავს მინიმალურ გამტარობას, რომელიც საჭიროა კონკრეტული ხანგრძლივობის იმპულსების გენერირებისთვის. როგორც წესი, ეს დამოკიდებულება აღწერილია დრო-ზოლის ნამრავლის (TBP) გამოყენებით, რომელიც გამომდინარეობს გაურკვევლობის პრინციპიდან. გაუსის იმპულსის TBP მოცემულია შემდეგი ფორმულით: TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ არის იმპულსის ხანგრძლივობა და Δv არის სიხშირის სიგანე. არსებითად, განტოლება აჩვენებს, რომ სპექტრის სიგანესა და იმპულსის ხანგრძლივობას შორის არსებობს უკუპროპორციული დამოკიდებულება, რაც ნიშნავს, რომ იმპულსის ხანგრძლივობის შემცირებასთან ერთად, იზრდება ამ იმპულსის გენერირებისთვის საჭირო სიგანე. სურათი 1 ასახავს მინიმალურ სიგანეს, რომელიც საჭიროა იმპულსის რამდენიმე სხვადასხვა ხანგრძლივობის მხარდასაჭერად.

სურათი 1: მხარდაჭერისთვის საჭირო მინიმალური სპექტრული გამტარობალაზერული იმპულსები10 ps (მწვანე), 500 fs (ლურჯი) და 50 fs (წითელი)

ულტრასწრაფი ლაზერების ტექნიკური გამოწვევები
თქვენს სისტემაში სათანადოდ უნდა იყოს მართული ულტრასწრაფი ლაზერების ფართო სპექტრული გამტარობა, პიკური სიმძლავრე და მოკლე იმპულსის ხანგრძლივობა. ხშირად, ამ გამოწვევების ერთ-ერთი უმარტივესი გადაწყვეტა ლაზერების ფართო სპექტრის გამომავალია. თუ წარსულში ძირითადად იყენებდით უფრო გრძელ იმპულსურ ან უწყვეტ ტალღურ ლაზერებს, შესაძლოა, თქვენი არსებული ოპტიკური კომპონენტების მარაგმა ვერ ასახოს ან გადასცეს ულტრასწრაფი იმპულსების სრული გამტარობა.

ლაზერული დაზიანების ზღვარი
ულტრასწრაფ ოპტიკას ასევე აქვს მნიშვნელოვნად განსხვავებული და უფრო რთულად ნავიგაციისთვის ლაზერული დაზიანების ზღურბლები (LDT) უფრო ტრადიციულ ლაზერულ წყაროებთან შედარებით. როდესაც ოპტიკა გათვალისწინებულიანანოწამიანი პულსირებული ლაზერები, LDT მნიშვნელობები, როგორც წესი, 5-10 ჯ/სმ2-ის რიგისაა. ულტრასწრაფი ოპტიკისთვის, ამ სიდიდის მნიშვნელობები პრაქტიკულად არნახულია, რადგან LDT მნიშვნელობები, სავარაუდოდ, <1 ჯ/სმ2 რიგისაა, ჩვეულებრივ, 0.3 ჯ/სმ2-თან უფრო ახლოს. LDT ამპლიტუდის მნიშვნელოვანი ვარიაცია სხვადასხვა იმპულსის ხანგრძლივობის დროს არის ლაზერული დაზიანების მექანიზმის შედეგი, რომელიც დაფუძნებულია იმპულსის ხანგრძლივობაზე. ნანოწამიანი ან უფრო ხანგრძლივი ლაზერებისთვისპულსირებული ლაზერებიდაზიანების გამომწვევი მთავარი მექანიზმი თერმული გაცხელებაა. საფარისა და სუბსტრატის მასალებიოპტიკური მოწყობილობებიშთანთქავს დაცემული ფოტონებს და აცხელებს მათ. ამან შეიძლება გამოიწვიოს მასალის კრისტალური ბადის დამახინჯება. თერმული გაფართოება, ბზარები, დნობა და ბადის დეფორმაცია ამ პროცესების თერმული დაზიანების გავრცელებული მექანიზმებია.ლაზერული წყაროები.

თუმცა, ულტრასწრაფი ლაზერების შემთხვევაში, იმპულსის ხანგრძლივობა თავისთავად უფრო სწრაფია, ვიდრე ლაზერიდან მასალის ბადეზე სითბოს გადაცემის დროის შკალა, ამიტომ თერმული ეფექტი არ არის ლაზერით გამოწვეული დაზიანების მთავარი მიზეზი. ამის ნაცვლად, ულტრასწრაფი ლაზერის პიკური სიმძლავრე დაზიანების მექანიზმს გარდაქმნის არაწრფივ პროცესებად, როგორიცაა მრავალფოტონიანი შთანთქმა და იონიზაცია. სწორედ ამიტომ შეუძლებელია ნანოწამიანი იმპულსის LDT რეიტინგის უბრალოდ ულტრასწრაფი იმპულსით შეზღუდვა, რადგან დაზიანების ფიზიკური მექანიზმი განსხვავებულია. ამიტომ, გამოყენების ერთი და იგივე პირობებში (მაგ., ტალღის სიგრძე, იმპულსის ხანგრძლივობა და გამეორების სიხშირე), საკმარისად მაღალი LDT რეიტინგის მქონე ოპტიკური მოწყობილობა იქნება საუკეთესო ოპტიკური მოწყობილობა თქვენი კონკრეტული გამოყენებისთვის. სხვადასხვა პირობებში გამოცდილი ოპტიკა არ წარმოადგენს სისტემაში ერთი და იგივე ოპტიკის ფაქტობრივ მუშაობას.

სურათი 1: ლაზერით გამოწვეული დაზიანების მექანიზმები სხვადასხვა იმპულსის ხანგრძლივობით