ما هو الليزر فائق السرعة

أ. مفهوم الليزر فائق السرعة

يشير مصطلح "الليزر فائق السرعة" عادةً إلى الليزر ذي النمط المقفل المستخدم لإصدار نبضات فائقة القصر، مثل نبضات مدتها فيمتوثانية أو بيكوثانية. لكنّ التسمية الأدق هي "ليزر النبضات فائقة القصر". تُعتبر ليزرات النبضات فائقة القصر قريبةً من ليزرات النمط المقفل، إلا أن تأثير تبديل الكسب يُمكن أن يُنتج نبضات فائقة القصر أيضاً.

ب. نوع الليزر فائق السرعة

1. يمكن لأشعة الليزر المصنوعة من التيتانيوم والياقوت، والتي عادةً ما تكون مزودة بعدسة كير ذات نمط قفل، إنتاج نبضات قصيرة تصل مدتها إلى حوالي 5 فيمتوثانية. يبلغ متوسط ​​قدرة خرجها عادةً بضع مئات من الميلي واط، مع معدلات تكرار نبضات تبلغ، على سبيل المثال، 80 ميجاهرتز وعشرات الفيمتوثانية أو أقل، ومدد نبضات لا تتجاوز عشرات الفيمتوثانية، مما ينتج عنه قدرة ذروة عالية للغاية. إلا أن أشعة الليزر المصنوعة من التيتانيوم والياقوت تتطلب ضخ الضوء من بعض أشعة الليزر ذات الضوء الأخضر، مما يجعلها أكثر تعقيدًا وتكلفة.

٢. توجد أنواع مختلفة من الليزر المضخّم بالديود، تعتمد على سبيل المثال على بلورات ليزر مطعّمة بالإيتربيوم (بلورية أو زجاجية) أو مطعّمة بالكروم، والتي تستخدم عادةً تقنية قفل الأنماط السلبي SESAM. على الرغم من أن مدة نبضة الليزر المضخّم بالديود ليست قصيرة كمدة نبضة ليزر التيتانيوم-الياقوت، إلا أن الليزر المضخّم بالديود يغطي نطاقًا واسعًا من المعايير من حيث مدة النبضة، ومعدل تكرار النبضات، ومتوسط ​​القدرة (انظر أدناه).

3. يمكن أيضًا قفل نمط ليزرات الألياف القائمة على ألياف زجاجية مُطعّمة بعناصر أرضية نادرة بشكل سلبي، على سبيل المثال، باستخدام دوران الاستقطاب غير الخطي أو SESAM. وهي أقل كفاءة من ليزرات البلازما التقليدية من حيث متوسط ​​القدرة، وخاصة قدرة الذروة، ولكن يمكن دمجها بسهولة مع مضخمات الألياف. للمزيد من التفاصيل، يُرجى الاطلاع على مقال ليزرات الألياف ذات قفل النمط.

(4) يمكن أن تكون ليزرات الصمام الثنائي ذات النمط المقفل أجهزة متكاملة أو ليزرات صمام ثنائي ذات تجويف خارجي، ويمكن أن تكون نشطة أو سلبية أو مختلطة النمط المقفل. عادةً ما تعمل ليزرات الصمام الثنائي ذات النمط المقفل بمعدل تكرار نبضات عالٍ (عدة آلاف من الميغاهرتز) عند طاقة نبضة متوسطة.

يمكن أن تكون مذبذبات الليزر فائقة السرعة جزءًا من أنظمة الليزر فائقة السرعة، والتي يمكن أن تشمل أيضًا مضخمًا فائق السرعة (مثل مضخم الألياف البصرية) لزيادة ذروة الطاقة ومتوسط ​​طاقة الإخراج.