უნიკალური Ultrafast ლაზერი ნაწილი ორი

ოვანიულტრაფასტის ლაზერინაწილი მეორე

დისპერსია და პულსის გავრცელება: ჯგუფის შეფერხების დისპერსია
Ultrafast ლაზერების გამოყენებისას ერთ-ერთი ყველაზე რთული ტექნიკური გამოწვევაალაზერი. ულტრაფასტის პულსი ძალიან მგრძნობიარეა დროის დამახინჯებაზე, რაც პულსს უფრო მეტხანს ხდის. ეს ეფექტი გაუარესდება, რადგან საწყისი პულსის ხანგრძლივობა მცირდება. მიუხედავად იმისა, რომ Ultrafast ლაზერებს შეუძლიათ ასხივონ პულსიები 50 წამის ხანგრძლივობით, ისინი შეიძლება დროულად გაძლიერდეს სარკეების და ლინზების გამოყენებით, პულსი სამიზნე ადგილას გადასაცემად, ან თუნდაც უბრალოდ გადასცეს პულსი ჰაერში.

ამ დროის დამახინჯება რაოდენობრივად ხდება ზომების გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება ჯგუფის დაგვიანებული დისპერსია (GDD), რომელიც ასევე ცნობილია როგორც მეორე რიგის დისპერსიული. სინამდვილეში, ასევე არსებობს უფრო მაღალი დონის დისპერსიული პირობები, რომლებიც შეიძლება გავლენა იქონიონ ულტრაფტ-ლაზერული პულსის დროის განაწილებაზე, მაგრამ პრაქტიკაში, ჩვეულებრივ, საკმარისია მხოლოდ GDD– ის ეფექტის შესამოწმებლად. GDD არის სიხშირეზე დამოკიდებული მნიშვნელობა, რომელიც ხაზოვანი პროპორციულია მოცემული მასალის სისქისგან. გადამცემი ოპტიკა, როგორიცაა ობიექტივი, ფანჯარა და ობიექტური კომპონენტები, როგორც წესილაზერული სისტემები. კომპონენტები, რომელთაც აქვთ დაბალი სიხშირე (ე.ი., გრძელი ტალღების სიგრძე) პროპაგანდა უფრო სწრაფად, ვიდრე უფრო მაღალი სიხშირით (ე.ი. უფრო მოკლე ტალღების სიგრძე). როგორც პულსი უფრო და უფრო მეტ მატერიას გადის, პულსიში ტალღის სიგრძე გააგრძელებს დროში კიდევ უფრო მეტს. პულსის უფრო მოკლე ხანგრძლივობისთვის და, შესაბამისად, ფართო გამტარობებისთვის, ეს ეფექტი კიდევ უფრო გაზვიადებულია და შეიძლება გამოიწვიოს პულსის დროის მნიშვნელოვანი დამახინჯება.

ულტრაფასტის ლაზერული პროგრამები
სპექტროსკოპია
ულტრაფასტის ლაზერული წყაროების მოსვლიდან, სპექტროსკოპია მათი ერთ -ერთი მთავარი სააპლიკაციო სფერო იყო. პულსის ხანგრძლივობის შემცირებით, ფემტოსეკონდიის ან თუნდაც აციონეკების, ფიზიკაში, ქიმიასა და ბიოლოგიაში დინამიური პროცესები, რომელთა ისტორიულად შეუძლებელი იყო, ახლა უკვე მიღწევაა შესაძლებელი. ერთ -ერთი მთავარი პროცესია ატომური მოძრაობა, ხოლო ატომური მოძრაობის დაკვირვებამ გააუმჯობესა ფუნდამენტური პროცესების მეცნიერული გაგება, როგორიცაა მოლეკულური ვიბრაცია, მოლეკულური დისოციაცია და ენერგიის გადაცემა ფოტოსინთეზურ ცილებში.

ბიოიმიზაცია
Peak Power Ultrafast ლაზერები მხარს უჭერენ არაწრფივი პროცესებს და აუმჯობესებენ ბიოლოგიურ ვიზუალიზაციისთვის რეზოლუციას, მაგალითად, მრავალფოტონური მიკროსკოპია. მრავალ ფოტონურ სისტემაში, ბიოლოგიური საშუალო ან ფლუორესცენტული სამიზნედან არაწრფივი სიგნალის შესაქმნელად, ორი ფოტონი უნდა გადახურდეს სივრცეში და დროში. ეს არაწრფივი მექანიზმი აუმჯობესებს ვიზუალიზაციის რეზოლუციას, მნიშვნელოვნად შეამცირებს ფონის ფლუორესცენტულ სიგნალებს, რომლებიც ერთ-ფოტონის პროცესების ჭირის კვლევებს. გამარტივებული სიგნალის ფონი ილუსტრირებულია. მულტიფოტონის მიკროსკოპის მცირე ზომის აგზნების რეგიონი ასევე ხელს უშლის ფოტოტოქსიურობას და ამცირებს ნიმუშის დაზიანებას.

სურათი 1: სხივის ბილიკის მაგალითის დიაგრამა მრავალფოტონის მიკროსკოპის ექსპერიმენტში

ლაზერული მასალის დამუშავება
ულტრაფასტის ლაზერულმა წყაროებმა ასევე მოახდინეს რევოლუცია ლაზერული მიკრომატინგისა და მასალების დამუშავების გამო, ულტრასორტის პულსიის ურთიერთქმედების უნიკალური გზით. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, LDT– ს განხილვისას, ულტრაფასტის პულსის ხანგრძლივობა უფრო სწრაფია, ვიდრე სითბოს დიფუზიის დროის მასშტაბი მასალის ცხრილში. ულტრაფასტის ლაზერები წარმოქმნიან ბევრად უფრო მცირე სითბოს დაზარალებულ ზონას, ვიდრენანოწამები პულსირებული ლაზერები, რის შედეგადაც ხდება ჭრილობის დაბალი დანაკარგები და უფრო ზუსტი დამუშავება. ეს პრინციპი ასევე გამოიყენება სამედიცინო პროგრამებზე, სადაც Ultrafart- ლაზერული ჭრის გაზრდილი სიზუსტე ხელს უწყობს მიმდებარე ქსოვილის დაზიანების შემცირებას და აუმჯობესებს პაციენტის გამოცდილებას ლაზერული ოპერაციის დროს.

AttoSecond პულსი: ულტრაფასტის ლაზერების მომავალი
როგორც კვლევა აგრძელებს ულტრაფასტის ლაზერების წინსვლას, ვითარდება ახალი და გაუმჯობესებული მსუბუქი წყაროები, რომელთაც აქვთ პულსის უფრო მოკლე ხანგრძლივობა. უფრო სწრაფი ფიზიკური პროცესების შესახებ ინფორმაციის მისაღებად, მრავალი მკვლევარი ფოკუსირებულია ატიცეკონდის პულსის თაობაზე-დაახლოებით 10-18 წმ, უკიდურეს ულტრაიისფერი (XUV) ტალღის სიგრძის დიაპაზონში. AttoSecond პულსი საშუალებას იძლევა ელექტრონული მოძრაობის თვალყურის დევნება და ელექტრონული სტრუქტურისა და კვანტური მექანიკის გაგების გაუმჯობესება. მიუხედავად იმისა, რომ XUV ატტოკონდის ლაზერების სამრეწველო პროცესებში ინტეგრაცია ჯერ კიდევ არ უნდა მიაღწიოს მნიშვნელოვან პროგრესს, მიმდინარე კვლევები და წინსვლა ამ სფეროში თითქმის ნამდვილად გამოიწვევს ამ ტექნოლოგიას ლაბორატორიიდან და წარმოებაში, როგორც ეს მოხდა Femtosecond- სა და Picosecond- შილაზერული წყაროები.