स्पंदित लेजरहरूको अवलोकन

को सिंहावलोकनस्पंदित लेजरहरू

उत्पादन गर्ने सबैभन्दा सीधा तरिकालेजरपल्स भनेको निरन्तर लेजरको बाहिरी भागमा मोड्युलेटर थप्नु हो। यो विधिले सबैभन्दा छिटो पिकोसेकेन्ड पल्स उत्पादन गर्न सक्छ, सरल भए पनि, तर बर्बाद प्रकाश ऊर्जा र शिखर शक्ति निरन्तर प्रकाश शक्ति भन्दा बढी हुन सक्दैन। त्यसकारण, लेजर पल्सहरू उत्पन्न गर्ने अझ प्रभावकारी तरिका भनेको लेजर गुहामा परिमार्जन गर्नु हो, पल्स ट्रेनको अफ-टाइममा ऊर्जा भण्डारण गर्नु र यसलाई समयमा रिलिज गर्नु हो। लेजर गुहा मोड्युलेसन मार्फत पल्स उत्पन्न गर्न प्रयोग गरिने चार सामान्य प्रविधिहरू लाभ स्विचिङ, Q-स्विचिङ (लोस स्विचिङ), गुहा खाली गर्ने, र मोड-लकिङ हुन्।

लाभ स्विचले पम्प पावर परिमार्जन गरेर छोटो पल्स उत्पन्न गर्दछ। उदाहरणका लागि, सेमीकन्डक्टर गेन-स्विच गरिएका लेजरहरूले हालको मोड्युलेसनद्वारा केही नानोसेकेन्डदेखि सय पिकोसेकेन्डसम्म पल्स उत्पन्न गर्न सक्छन्। यद्यपि पल्स ऊर्जा कम छ, यो विधि धेरै लचिलो छ, जस्तै समायोज्य पुनरावृत्ति आवृत्ति र पल्स चौडाइ प्रदान। 2018 मा, टोकियो विश्वविद्यालयका अन्वेषकहरूले फेमटोसेकेन्ड गेन-स्विच गरिएको सेमीकन्डक्टर लेजर रिपोर्ट गरे, जसले 40-वर्षको प्राविधिक अवरोधमा सफलताको प्रतिनिधित्व गर्दछ।

बलियो नानोसेकेन्ड पल्सहरू सामान्यतया Q-स्विच गरिएको लेजरहरूद्वारा उत्पन्न हुन्छन्, जुन गुफामा धेरै राउन्ड ट्रिपहरूमा उत्सर्जित हुन्छन्, र पल्स ऊर्जा प्रणालीको आकारमा निर्भर गर्दै धेरै मिलिजुलदेखि धेरै जुलहरूको दायरामा हुन्छ। मध्यम ऊर्जा (सामान्यतया 1 μJ भन्दा कम) पिकोसेकेन्ड र फेमटोसेकेन्ड पल्सहरू मुख्य रूपमा मोड-लक लेजरहरूद्वारा उत्पन्न हुन्छन्। लेजर रेजोनेटरमा एक वा धेरै अल्ट्रासर्ट पल्सहरू छन् जुन निरन्तर चक्रमा छन्। प्रत्येक intracavity पल्स आउटपुट युग्मन मिरर मार्फत पल्स प्रसारित गर्दछ, र आवृत्ति सामान्यतया 10 MHz र 100 GHz को बीचमा हुन्छ। तलको चित्रले पूर्णतया सामान्य फैलावट (ANDi) dissipative soliton femtosecond देखाउँछफाइबर लेजर उपकरण, जसमध्ये धेरै जसो थोरल्याब्स मानक कम्पोनेन्टहरू (फाइबर, लेन्स, माउन्ट र विस्थापन तालिका) प्रयोग गरेर निर्माण गर्न सकिन्छ।

गुफा खाली गर्ने प्रविधि प्रयोग गर्न सकिन्छQ-स्विच लेजरहरूकम आवृत्तिको साथ पल्स ऊर्जा बढाउन छोटो पल्स र मोड-लक लेजरहरू प्राप्त गर्न।

समय डोमेन र आवृत्ति डोमेन पल्स
समय संग पल्स को रैखिक आकार सामान्यतया अपेक्षाकृत सरल छ र Gaussian र sech² प्रकार्य द्वारा व्यक्त गर्न सकिन्छ। पल्स समय (पल्स चौडाइ पनि भनिन्छ) प्राय: आधा-उचाइ चौडाइ (FWHM) मान द्वारा व्यक्त गरिन्छ, अर्थात्, चौडाइ जसमा अप्टिकल पावर कम्तिमा आधा शिखर शक्ति हुन्छ; Q-स्विच गरिएको लेजरले नानोसेकेन्ड छोटो पल्स मार्फत उत्पन्न गर्दछ
मोड-लक लेजरहरूले दसौं पिकोसेकेन्ड देखि फेमटोसेकेन्डको क्रममा अल्ट्रा-सर्ट पल्स (USP) उत्पादन गर्छन्। हाई-स्पीड इलेक्ट्रोनिक्सले दसौं पिकोसेकेन्डसम्म मात्र नाप्न सक्छ, र छोटो पल्सहरू मात्र अटोकोरिलेटरहरू, FROG र स्पाइडर जस्ता विशुद्ध अप्टिकल प्रविधिहरूद्वारा मापन गर्न सकिन्छ। जबकि नानोसेकेन्ड वा लामो दालहरूले यात्रा गर्दा तिनीहरूको पल्स चौडाइमा परिवर्तन गर्दैन, लामो दूरीमा पनि, अल्ट्रा-छोटो दालहरू विभिन्न कारकहरूद्वारा प्रभावित हुन सक्छन्:

फैलावटले ठूलो पल्स फराकिलो हुन सक्छ, तर विपरीत फैलावटसँग पुन: संकुचित गर्न सकिन्छ। निम्न रेखाचित्रले कसरी थोरल्याब्स फेमटोसेकेन्ड पल्स कम्प्रेसरले माइक्रोस्कोप फैलावटको लागि क्षतिपूर्ति दिन्छ भनेर देखाउँछ।

Nonlinearity ले सामान्यतया पल्स चौडाइलाई प्रत्यक्ष असर गर्दैन, तर यसले ब्यान्डविथलाई फराकिलो बनाउँछ, पल्सलाई प्रसारको क्रममा फैलावटको लागि बढी संवेदनशील बनाउँछ। सीमित ब्यान्डविथको साथ अन्य गेन मिडिया सहित कुनै पनि प्रकारको फाइबरले ब्यान्डविथ वा अल्ट्रा-सर्ट पल्सको आकारलाई असर गर्न सक्छ, र ब्यान्डविथमा कमीले समयमै फराकिलो हुन सक्छ; स्पेक्ट्रम साँघुरो हुँदा कडा रूपमा चिरिएको नाडीको पल्स चौडाइ छोटो हुने अवस्थाहरू पनि छन्।