نظرة عامة على الليزر النبضي

نظرة عامة علىالليزر النبضي

الطريقة الأكثر مباشرة لتوليدالليزرتتمثل البقول في إضافة المغير إلى الجزء الخارجي من الليزر المستمر. يمكن أن تنتج هذه الطريقة أسرع نبض بيكو ثانية ، على الرغم من أنها بسيطة ، ولكن طاقة الضوء النفايات وقوة الذروة لا يمكن أن تتجاوز طاقة الضوء المستمرة. لذلك ، فإن طريقة أكثر كفاءة لتوليد نبضات الليزر هي التعديل في تجويف الليزر ، وتخزين الطاقة في وقت خارج قطار النبض وإطلاقه في الوقت المحدد. التقنيات الأربعة الشائعة المستخدمة لإنشاء نبضات من خلال تعديل تجويف الليزر هي تبديل الكسب ، والتبديل Q (تبديل الخسارة) ، وفراغ التجويف ، وقفل الوضع.

يولد مفتاح الكسب نبضات قصيرة عن طريق تعديل قوة المضخة. على سبيل المثال ، يمكن أن تولد أشباه أشباه الموصلات التي يتم تبديلها نبضات من عدد قليل من النانو ثانية إلى مائة بيكو ثانية عن طريق التعديل الحالي. على الرغم من أن طاقة النبض منخفضة ، إلا أن هذه الطريقة مرنة للغاية ، مثل توفير تردد التكرار القابل للتعديل وعرض النبض. في عام 2018 ، أبلغ الباحثون في جامعة طوكيو عن ليزر أشباه الموصلات في الفمتوثانية ، وهو يمثل اختراقًا في عنق الزجاجة الفني لمدة 40 عامًا.

يتم إنشاء نبضات نانو ثانية قوية عمومًا بواسطة أشعة الليزر التي تم تبديلها Q ، والتي تنبعث منها عدة رحلات مستديرة في التجويف ، وتكون طاقة النبض في حدود عدة ملليجول إلى عدة جول ، اعتمادًا على حجم النظام. يتم إنشاء الطاقة المتوسطة (عمومًا أقل من 1 μJ) النبضات البيكوانية والإنتوثانية بشكل أساسي بواسطة الليزر المحفور بالوضع. هناك نبضات أو أكثر من نبضات Ultrashort في مرنان الليزر الذي يدور بشكل مستمر. تنقل كل نبض داخلي النبض من خلال مرآة اقتران الخرج ، وتتراوح التردد بشكل عام بين 10 ميغاهيرتز و 100 جيجا هرتز. يوضح الشكل أدناه تشتتًا طبيعيًا تمامًا (ANDI) soliton femtosecondجهاز ليزر الألياف، يمكن بناء معظمها باستخدام مكونات Thorlabs القياسية (الألياف ، والعدسة ، وجبة التثبيت وجدول الإزاحة).

يمكن استخدام تقنية إفراغ التجويف لQ ليزر تبديلللحصول على نبضات أقصر وأشعة الليزر المقفلة للوضع لزيادة طاقة النبض مع انخفاض التردد.

نبضات المجال الزمني وترددات المجال
يكون الشكل الخطي للنبض مع مرور الوقت بسيطًا نسبيًا ويمكن التعبير عنه بواسطة وظائف Gaussian و Sech². يتم التعبير عن وقت النبض (المعروف أيضًا باسم عرض النبض) بشكل شائع من خلال قيمة عرض نصف الارتفاع (FWHM) ، أي العرض الذي تكون فيه القوة البصرية على الأقل نصف قوة الذروة ؛ يولد الليزر المغطى ب q نبضات قصيرة نانو ثانية من خلال
تنتج أشعة الليزر المقفلة بالأوضع نبضات فائقة القصة (USP) بترتيب عشرات من picoseconds إلى FemtoSeconds. لا يمكن أن تقيس الإلكترونيات عالية السرعة فقط عشرات من البيعقان ، ولا يمكن قياس النبضات الأقصر إلا بتقنيات بصرية بحتة مثل المسلسلات التلقائية والضفدع والعنكبوت. على الرغم من أن نبضات النانوسية أو الأطول بالكاد تغير عرض نبضها أثناء سفرها ، حتى على مسافات طويلة ، يمكن أن تتأثر نبضات القصة الفائقة بمجموعة متنوعة من العوامل:

يمكن أن يؤدي التشتت إلى توسيع نبض كبير ، ولكن يمكن إعادة ضغطه مع التشتت المعاكس. يوضح الرسم البياني التالي كيف يعوض ضاغط نبض Thorlabs Femtosecond تشتت المجهر.

لا يؤثر اللاخطي بشكل عام على عرض النبض بشكل مباشر ، لكنه يوسع نطاق النطاق الترددي ، مما يجعل النبض أكثر عرضة للتشتت أثناء الانتشار. يمكن لأي نوع من الألياف ، بما في ذلك وسائط الكسب الأخرى ذات النطاق الترددي المحدود ، أن يؤثر على شكل عرض النطاق الترددي أو النبض القاسي للغاية ، ويمكن أن يؤدي انخفاض عرض النطاق الترددي إلى الاتساع في الوقت ؛ هناك أيضًا حالات يصبح فيها عرض النبض للنبض القوي أقصر عندما يصبح الطيف أضيق.