Unikaultrarapida laseroDua Parto
Disvastigo kaj Pulsa Disvastiĝo: Grupo -Malfrua Disperso
Unu el la plej malfacilaj teknikaj defioj renkontitaj dum uzado de ultrarapidaj laseroj konservas la daŭron de la ultra-mallongaj pulsoj komence elsenditaj de laLasero. Ultrarapidaj pulsoj estas tre susceptibles al tempo -distordo, kio plilongigas la pulsojn. Ĉi tiu efiko plimalbonigas dum la daŭro de la komenca pulso mallongiĝas. Dum ultrarapidaj laseroj povas elsendi pulsojn kun daŭro de 50 sekundoj, ili povas esti amplifitaj ĝustatempe per uzado de speguloj kaj lensoj por transdoni la pulson al la cela loko, aŭ eĉ simple transdoni la pulson tra aero.
Ĉi-foje distordo estas kvantigita uzante mezuron nomatan grupo prokrastita disvastiĝo (GDD), ankaŭ konata kiel dua-ordiga disvastiĝo. Fakte, ekzistas ankaŭ pli altaj ordaj disvastigaj terminoj, kiuj povas influi la tempan distribuadon de ultrafart-laser-pulsoj, sed en la praktiko, ĝi kutime sufiĉas nur por ekzameni la efikon de la GDD. GDD estas frekvenca valoro lineare proporcia al la dikeco de donita materialo. Transdona optiko kiel lenso, fenestro kaj objektivaj komponentoj tipe havas pozitivajn GDD -valorojn, kio indikas, ke iam kunpremitaj pulsoj povas doni al la transdona optiko pli longan pulsan daŭron ol tiuj elsenditaj delaseraj sistemoj. Komponentoj kun pli malaltaj frekvencoj (t.e., pli longaj ondolongoj) propagas pli rapide ol komponentoj kun pli altaj frekvencoj (t.e., pli mallongaj ondolongoj). Ĉar la pulso trapasas pli kaj pli da materio, la ondolongo en la pulso daŭre etendiĝos pli kaj pli en la tempo. Por pli mallongaj pulsaj daŭroj, kaj tial pli larĝaj larĝaj bandoj, ĉi tiu efiko estas plue troigita kaj povas rezultigi signifan distordon de pulsa tempo.
Ultrarapidaj laseraj aplikoj
Spektroskopio
Ekde la apero de ultrarapidaj laseraj fontoj, spektroskopio estis unu el iliaj ĉefaj aplikaj areoj. Reduktante la pulsan daŭron al femtosekundoj aŭ eĉ attosekundoj, dinamikaj procezoj en fiziko, kemio kaj biologio historie neeble observi nun povas esti atingitaj. Unu el la ŝlosilaj procezoj estas atoma moviĝo, kaj la observado de atoma moviĝo plibonigis la sciencan komprenon de fundamentaj procezoj kiel molekula vibrado, molekula disiĝo kaj energia translokado en fotosintezaj proteinoj.
Bioimagado
Peak-potencaj ultrarapidaj laseroj subtenas neliniajn procezojn kaj plibonigas rezolucion por biologia bildigo, kiel multi-fotona mikroskopio. En plur-fotona sistemo, por generi nelinian signalon de biologia rimedo aŭ fluoreska celo, du fotonoj devas interkovri en spaco kaj tempo. Ĉi tiu nelinia mekanismo plibonigas bildigan rezolucion reduktante signife fonajn fluoreskajn signalojn, kiuj plagas studojn de unu-fotonaj procezoj. La simpligita signala fono estas ilustrita. La pli malgranda ekscita regiono de la multipotona mikroskopo ankaŭ malhelpas fototoksecon kaj minimumigas damaĝon al la specimeno.
Figuro 1: Ekzempla diagramo de trabo en plur-fotona mikroskopa eksperimento
Lasera Materialo -Prilaborado
Ultrarapidaj laseraj fontoj ankaŭ revoluciis laseron mikromakinantan kaj materialan prilaboradon pro la unika maniero, ke ultrashortaj pulsoj interagas kun materialoj. Kiel menciite antaŭe, kiam oni diskutas LDT, la ultrarapida pulsa daŭro estas pli rapida ol la tempa skalo de varmo -disvastigo en la kradon de la materialo. Ultrarapidaj laseroj produktas multe pli malgrandan varm-trafitan zonon olnanosekundaj pulsaj laseroj, rezultigante pli malaltajn incizajn perdojn kaj pli precizan maŝinadon. Ĉi tiu principo ankaŭ aplikeblas al medicinaj aplikoj, kie la pliigita precizeco de ultrafart-lasera tranĉado helpas redukti damaĝon al ĉirkaŭa histo kaj plibonigas la pacientan sperton dum lasera kirurgio.
Attosekundaj Pulsoj: La Estonteco de Ultrarapidaj Laseroj
Ĉar esplorado daŭre antaŭas ultrarapidajn laserojn, novaj kaj plibonigitaj lumfontoj kun pli mallongaj pulsaj daŭroj disvolviĝas. Por kompreni pli rapidajn fizikajn procezojn, multaj esploristoj fokusas sur la generado de atosekundaj pulsoj-ĉirkaŭ 10-18 s en la ekstrema ultraviola (XUV) ondolonga gamo. Attosekundaj pulsoj permesas la spuradon de elektronmovado kaj plibonigi nian komprenon pri elektronika strukturo kaj kvantuma mekaniko. Dum la integriĝo de XUV -atosekundaj laseroj en industriajn procezojn ankoraŭ devas fari gravajn progresojn, daŭraj esploroj kaj progresoj en la kampo preskaŭ certe puŝos ĉi tiun teknologion el la laboratorio kaj en fabrikadon, kiel okazis kun femtosekunda kaj picosekundolaseraj fontoj.
Afiŝotempo: Jun-25-2024