Unikaultrarapida laserodua parto
Dispersiĝo kaj pulsdisvastigo: Grupprokrasta disperso
Unu el la plej malfacilaj teknikaj defioj renkontataj dum uzado de ultrarapidaj laseroj estas la konservado de la daŭro de la ultramallongaj pulsoj komence elsenditaj de lalaseroUltrarapidaj pulsoj estas tre sentemaj al tempodistordo, kio igas la pulsojn pli longaj. Ĉi tiu efiko plimalboniĝas kiam la daŭro de la komenca pulso mallongiĝas. Dum ultrarapidaj laseroj povas elsendi pulsojn kun daŭro de 50 sekundoj, ili povas esti plifortigitaj laŭtempe per uzado de speguloj kaj lensoj por sendi la pulson al la cela loko, aŭ eĉ simple sendi la pulson tra aero.
Ĉi tiu tempodistordo estas kvantigita per mezuro nomata grupa prokrastita disperso (GDD), ankaŭ konata kiel duaorda disperso. Fakte, ekzistas ankaŭ pli altaj ordaj dispersaj termoj, kiuj povas influi la tempodistribuon de ultrafartaj laserpulsoj, sed praktike, kutime sufiĉas nur ekzameni la efikon de la GDD. GDD estas frekvenc-dependa valoro, kiu estas linie proporcia al la dikeco de difinita materialo. Transmisiaj optikoj kiel lenso, fenestro kaj objektivaj komponantoj tipe havas pozitivajn GDD-valorojn, kio indikas, ke post kiam kunpremitaj pulsoj povas doni al la transmisiaj optikoj pli longan pulsdaŭron ol tiuj elsenditaj delasersistemojKomponantoj kun pli malaltaj frekvencoj (t.e., pli longaj ondolongoj) disvastiĝas pli rapide ol komponantoj kun pli altaj frekvencoj (t.e., pli mallongaj ondolongoj). Dum la pulso trapasas pli kaj pli da materio, la ondolongo en la pulso daŭre etendiĝas pli kaj pli en la tempo. Por pli mallongaj pulsdaŭroj, kaj tial pli larĝaj bendlarĝoj, ĉi tiu efiko estas pli troigita kaj povas rezultigi signifan pulsan tempan misprezenton.
Ultrarapidaj laseraj aplikoj
spektroskopio
Ekde la apero de ultrarapidaj laserfontoj, spektroskopio estis unu el iliaj ĉefaj aplikaj kampoj. Reduktante la pulsdaŭron al femtosekundoj aŭ eĉ atosekundoj, dinamikaj procezoj en fiziko, kemio kaj biologio, kiuj historie estis neeble observi, nun povas esti atingitaj. Unu el la ŝlosilaj procezoj estas atommovado, kaj la observado de atommovado plibonigis la sciencan komprenon pri fundamentaj procezoj kiel molekula vibrado, molekula disociiĝo kaj energitransigo en fotosintezaj proteinoj.
biobildigo
Pint-potencaj ultrarapidaj laseroj subtenas nelinearajn procezojn kaj plibonigas la distingivon por biologia bildigo, kiel ekzemple plurfotona mikroskopio. En plurfotona sistemo, por generi nelinearan signalon el biologia medio aŭ fluoreska celo, du fotonoj devas interkovriĝi en spaco kaj tempo. Ĉi tiu nelineara mekanismo plibonigas la bildigan distingivon per signife reduktado de fonaj fluoreskaj signaloj, kiuj turmentas studojn de unu-fotonaj procezoj. La simpligita signala fono estas ilustrita. La pli malgranda ekscita regiono de la plurfotona mikroskopo ankaŭ malhelpas fototoksecon kaj minimumigas damaĝon al la specimeno.
Figuro 1: Ekzempla diagramo de radiovojo en plurfotona mikroskopa eksperimento
Lasera materiala prilaborado
Ultrarapidaj laserfontoj ankaŭ revoluciigis laseran mikromaŝinadon kaj materialprilaboradon pro la unika maniero kiel ultramallongaj pulsoj interagas kun materialoj. Kiel menciite antaŭe, kiam oni diskutas LDT (limigitan temperaturon), la ultrarapida pulsdaŭro estas pli rapida ol la temposkalo de varmodifuzo en la kradon de la materialo. Ultrarapidaj laseroj produktas multe pli malgrandan varmo-trafitan zonon olnanosekundaj pulsitaj laseroj, rezultante en pli malaltaj incizaj perdoj kaj pli preciza maŝinado. 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.
Atosekundaj pulsoj: la estonteco de ultrarapidaj laseroj
Dum esplorado daŭre antaŭenigas ultrarapidajn laserojn, novaj kaj plibonigitaj lumfontoj kun pli mallongaj pulsdaŭroj estas disvolvataj. Por akiri komprenon pri pli rapidaj fizikaj procezoj, multaj esploristoj fokusiĝas al la generado de atosekundaj pulsoj - ĉirkaŭ 10-18 s en la ekstrema ultraviola (XUV) ondolongo. Atosekundaj pulsoj permesas la spuradon de elektrona moviĝo kaj plibonigas nian komprenon pri elektronika strukturo kaj kvantuma mekaniko. Dum la integrado de XUV-atosekundaj laseroj en industriajn procezojn ankoraŭ ne faris signifan progreson, daŭra esplorado kaj progresoj en la kampo preskaŭ certe puŝos ĉi tiun teknologion el la laboratorio kaj en fabrikadon, kiel okazis kun femtosekundoj kaj pikosekundoj.laserfontoj.
Afiŝtempo: 25-a de junio 2024