Überblick über gepulste Laser

Überblick übergepulste Laser

Der direkteste Weg zu generierenLaserImpulse ist, einen Modulator an die Außenseite des kontinuierlichen Lasers hinzuzufügen. Diese Methode kann den schnellsten Pikosekundenimpuls erzeugen, obwohl es einfach, aber die lichtliche Energie und die Spitzenleistung kontinuierliche Lichtleistung nicht überschreiten können. Eine effizientere Möglichkeit, Laserimpulse zu erzeugen, besteht daher darin, im Laserhöhle zu modulieren, Energie in der Zeit des Pulszugs zu speichern und sie zur Zeit freizusetzen. Die vier gängigen Techniken, die zur Erzeugung von Impulsen durch Laserhohlraummodulation verwendet werden, sind Verstärkungsumschaltung, Q-Switching (Verlustschalter), Hohlraumentleerung und Modus-Sperrung.

Der Verstärkungsschalter erzeugt kurze Impulse, indem die Pumpenleistung moduliert. Beispielsweise können Semiconductor-Gain-Switched-Laser durch aktuelle Modulation Impulse von einigen Nanosekunden bis zu hundert Pikosekunden erzeugen. Obwohl die Impulsenergie niedrig ist, ist diese Methode sehr flexibel, z. B. die Bereitstellung einer einstellbaren Wiederholungsfrequenz und der Impulsbreite. Im Jahr 2018 berichteten Forscher der University of Tokyo über einen Semiconductor-Laser mit Femtosekunden, der einen Durchbruch in einem 40-jährigen technischen Engpass darstellte.

Starke Nanosekundenimpulse werden im Allgemeinen von q-gewandten Lasern erzeugt, die in mehreren Rundfahrten im Hohlraum emittiert werden, und die Impulsenergie liegt im Bereich von mehreren Millijoule zu mehreren Joule, abhängig von der Größe des Systems. Mediumenergie (im Allgemeinen unter 1 μJ) Pikosekunden- und Femtosekundenimpulsen werden hauptsächlich durch modusklammernde Laser erzeugt. Der Laserresonator gibt es ein oder mehrere ultraspurte Impulse, die kontinuierlich fahren. Jeder Intrakavitätsimpuls überträgt einen Impuls durch den Ausgangskopplungsspiegel, und die Räumung liegt im Allgemeinen zwischen 10 MHz und 100 GHz. Die folgende Abbildung zeigt eine vollständig normale Dispersion (andi) dissipative Soliton -FemtosekundeFaserlasergerätDie meisten davon können unter Verwendung von Thorlabs -Standardkomponenten (Faser-, Linsen-, Mount- und Verschiebungstabelle) erstellt werden.

Die Höhlenentleerungstechnik kann für verwendet werdenQ-schalte LaserUm kürzere Impulse und modussperrte Laser zu erhalten, um die Impulsenergie mit geringerer Erleichterung zu erhöhen.

Zeitdomäne und Frequenzdomänenimpulse
Die lineare Form des Impulses mit der Zeit ist im Allgemeinen relativ einfach und kann durch Gaußsche und SECH² -Funktionen ausgedrückt werden. Die Pulszeit (auch als Pulsbreite bezeichnet) wird am häufigsten durch den Wert halbhöfischer Breite (FWHM) ausgedrückt, dh die Breite, über die die optische Leistung mindestens die Hälfte der Spitzenleistung beträgt; Der q-schalte Laser erzeugt Nanosekunden-kurze Impulse durch
Laser mit Modusverriegelung produzieren ultralische Impulse (USP) in der Reihenfolge von Zehn Pikosekunden zu Femtosekunden. Hochgeschwindigkeitselektronik kann nur bis zu zehn Pikosekunden messen, und kürzere Impulse können nur mit rein optischen Technologien wie Autokorrelatoren, Frosch und Spinne gemessen werden. Während Nanosekunden oder längere Impulse ihre Pulsbreite beim Reisen kaum über große Strecken verändern können, können ultrakreiche Impulse durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst werden:

Dispersion kann zu einer großen Impulsverbreiterung führen, kann jedoch mit der entgegengesetzten Dispersion wiedergedacht werden. Das folgende Diagramm zeigt, wie der Thorlabs Femtosecond Impuls -Kompressor die Mikroskopdispersion kompensiert.

Die Nichtlinearität wirkt sich im Allgemeinen nicht direkt auf die Impulsbreite aus, sondern erweitert die Bandbreite und macht den Impuls anfälliger für Dispersion während der Ausbreitung. Jede Art von Fasern, einschließlich anderer Gewinnmedien mit begrenzter Bandbreite, kann die Form der Bandbreite oder des Ultra-Short-Pulses beeinflussen, und eine Abnahme der Bandbreite kann zu einer Zeitverbreitung führen. Es gibt auch Fälle, in denen die Pulsbreite des stark zwitschernden Impulses kürzer wird, wenn das Spektrum enger wird.