Einzigartiger ultraschneller Laser Teil 1

EinzigartigUltrafaster LaserTeil eins

Einzigartige Eigenschaften von UltrafastLaser
Die ultra-kurze Impulsdauer von ultraschnellen Lasern verleiht diesen Systemen einzigartige Eigenschaften, die sie von Lasern mit langer Puls oder Continuous-Wave (CW) unterscheiden. Um einen so kurzen Impuls zu erzeugen, ist eine breite Spektrumbandbreite erforderlich. Die Impulsform und die zentrale Wellenlänge bestimmen die minimale Bandbreite, die erforderlich ist, um Impulse einer bestimmten Dauer zu erzeugen. Typischerweise wird diese Beziehung im Hinblick auf das Zeit-Band-Produkt (TBP) beschrieben, das aus dem Unsicherheitsprinzip abgeleitet ist. Der TBP des Gaußschen Impulses ist durch die folgende Formel angegeben: tbpgaussian = Δτδν≈0,441
Δτ ist die Impulsdauer und ΔV ist die Frequenzbandbreite. Im Wesentlichen zeigt die Gleichung, dass es eine umgekehrte Beziehung zwischen der Spektrumbandbreite und der Impulsdauer gibt, was bedeutet, dass die Dauer des Impulses abnimmt, die für die Erzeugung dieses Impuls erforderliche Bandbreite erforderlich ist. Abbildung 1 zeigt die minimale Bandbreite, die erforderlich ist, um verschiedene Impulsdauern zu unterstützen.

Abbildung 1: Die zur Unterstützung erforderliche minimale SpektralbandbreiteLaserimpulsevon 10 ps (grün), 500 fs (blau) und 50 fs (rot)

Die technischen Herausforderungen von ultraschnellen Lasern
Die breite spektrale Bandbreite, Spitzenleistung und kurze Pulsdauer ultraschneller Laser müssen in Ihrem System ordnungsgemäß verwaltet werden. Oft ist eine der einfachsten Lösungen für diese Herausforderungen die breite Ausgabe von Lasern. Wenn Sie in der Vergangenheit hauptsächlich längere Puls- oder kontinuierliche Wellenlaser verwendet haben, können Ihr vorhandener Bestand an optischen Komponenten möglicherweise nicht die volle Bandbreite von ultraschnellen Impulsen reflektieren oder übertragen.

Laserschädenschwelle
Die ultraschnelle Optik weisen im Vergleich zu herkömmlichen Laserquellen auch deutlich unterschiedliche und schwieriger zu navigieren zu navigieren. Wenn Optik vorgesehen ist fürNanosekunden pulsierte Laser, LDT-Werte sind normalerweise in der Größenordnung von 5-10 J/cm2. Bei ultraschnellen Optiken sind die Werte dieser Größenordnung praktisch unbekannt, da die LDT -Werte eher in der Größenordnung von <1 J/cm2 liegen, normalerweise näher bei 0,3 J/cm2. Die signifikante Variation der LDT -Amplitude unter verschiedenen Impulsdauern ist das Ergebnis des Laserschädens auf der Grundlage von Impulsdauern. Für Nanosekundenlaser oder längergepulste LaserDer Hauptmechanismus, der Schäden verursacht, ist die thermische Erwärmung. Die Beschichtung und Substratmaterialien derOptische Geräteabsorbieren die einfallenden Photonen und erhitzen Sie sie. Dies kann zur Verzerrung des Kristallgitters des Materials führen. Wärmexpansion, Risse, Schmelzen und Gitterstamm sind die üblichen Wärmeschädenmechanismen dieserLaserquellen.

Für ultraschnelle Laser ist die Impulsdauer selbst jedoch schneller als die Zeitskala der Wärmeübertragung vom Laser zum materiellen Gitter, sodass der thermische Effekt nicht die Hauptursache für laserinduzierte Schäden ist. Stattdessen verwandelt die Spitzenleistung des ultraschnellen Lasers den Schadensmechanismus in nichtlineare Prozesse wie Multi-Photonen-Absorption und Ionisation. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, die LDT -Bewertung eines Nanosekunden -Impulses auf den eines ultraschnellen Impulses einzugrenzen, da der physikalische Schadensmechanismus unterschiedlich ist. Daher ist ein optisches Gerät mit einer ausreichend hohen LDT -Bewertung unter den gleichen Nutzungsbedingungen (z. B. Wellenlänge, Impulsdauer und Wiederholungsrate) das beste optische Gerät für Ihre spezifische Anwendung. Die unter verschiedenen Bedingungen getesteten Optik sind nicht repräsentativ für die tatsächliche Leistung derselben Optik im System.

Abbildung 1: Mechanismen der laserinduzierten Schäden bei unterschiedlichen Impulsdauern