Unikaultrarapida laserodua parto
Disvastiĝo kaj pulsodisvastigo: Grupo prokrasta disvastigo
Unu el la plej malfacilaj teknikaj defioj renkontitaj dum uzado de ultrarapidaj laseroj estas konservi la daŭron de la ultramallongaj pulsoj komence elsenditaj de lalasero. Ultrarapidaj pulsoj estas tre sentemaj al tempomisprezento, kiu 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 en tempo uzante spegulojn kaj lensojn por elsendi la pulson al la celloko, aŭ eĉ nur elsendi la pulson tra aero.
Tiu tempomisprezento estas kvantigita uzante mezuron nomitan grupmalfrua disperso (GDD), ankaŭ konata kiel duaorda disperso. Fakte, ekzistas ankaŭ pli alt-ordaj dispersaj terminoj, kiuj povas influi la tempdistribuon de ultrafart-lasaj pulsoj, sed praktike, kutime sufiĉas nur ekzameni la efikon de la GDD. GDD estas frekvenc-dependa valoro kiu estas linie proporcia al la dikeco de antaŭfiksita materialo. Dissendoptiko kiel ekzemple lenso, fenestro, kaj objektivaj komponentoj tipe havas pozitivajn GDD-valorojn, kiu indikas ke post kiam kunpremitaj pulsoj povas doni al la dissendoptiko pli longan pulsdaŭron ol tiuj elsenditaj perlaseraj sistemoj. Komponantoj kun pli malaltaj frekvencoj (te, pli longaj ondolongoj) disvastiĝas pli rapide ol komponentoj kun pli altaj frekvencoj (te, pli mallongaj ondolongoj). Ĉar la pulso pasas tra pli kaj pli da materio, la ondolongo en la pulso daŭre etendiĝos pli kaj pli en la tempo. Por pli mallongaj pulsdaŭroj, kaj tial pli larĝaj bendolarĝoj, tiu efiko estas plue troigita kaj povas rezultigi signifan pulstempomisprezenton.
Ultrarapidaj laseraj aplikoj
spektroskopio
Ekde la apero de ultrarapidaj laserfontoj, spektroskopio estis unu el iliaj ĉefaj aplikaĵareoj. Reduktante la pulsdaŭron al femtosekundoj aŭ eĉ atosekundoj, nun povas esti atingitaj dinamikaj procezoj en fiziko, kemio kaj biologio kiuj estis historie malobserveblaj. 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 disociiĝo kaj energitransigo en fotosintezaj proteinoj.
biobildigo
Pint-potencaj ultrarapidaj laseroj apogas neliniajn procezojn kaj plibonigas rezolucion por biologia bildigo, kiel ekzemple multi-fotona mikroskopio. En multi-fotona sistemo, por generi nelinian signalon de biologia medio aŭ fluoreska celo, du fotonoj devas interkovri en spaco kaj tempo. Tiu nelinia mekanismo plibonigas bildigan rezolucion signife reduktante fonajn fluoreskecsignalojn kiuj turmentas studojn de unu-fotonaj procezoj. La simpligita signalfono estas ilustrita. La pli malgranda ekscitregiono de la multifotona mikroskopo ankaŭ malhelpas fototoksecon kaj minimumigas difekton en la provaĵo.
Figuro 1: Ekzempla diagramo de radiovojo en multi-fotona mikroskopa eksperimento
Laser-materiala prilaborado
Ultrarapidaj laserfontoj ankaŭ revoluciis laseran mikromaŝinadon kaj materialan prilaboradon pro la unika maniero kiel ultramallongaj pulsoj interagas kun materialoj. Kiel menciite pli frue, dum diskutado de LDT, la ultrarapida pulsdaŭro estas pli rapida ol la temposkalo de varmodisvastigo en la kradon de la materialo. Ultrarapidaj laseroj produktas multe pli malgrandan varmo-trafitan zonon olnanosekundaj pulsitaj laseroj, rezultigante pli malaltajn incizperdojn kaj pli precizan maŝinadon. Ĉi tiu principo ankaŭ aplikeblas al medicinaj aplikoj, kie la pliigita precizeco de ultrafart-lasera kortego helpas redukti damaĝon al ĉirkaŭa histo kaj plibonigas la paciencan sperton dum lasera kirurgio.
Attosekundaj pulsoj: la estonteco de ultrarapidaj laseroj
Ĉar esplorado daŭre progresas ultrarapidajn laserojn, novaj kaj plibonigitaj lumfontoj kun pli mallongaj pulsdaŭroj estas evoluigitaj. Por akiri sciojn pri pli rapidaj fizikaj procezoj, multaj esploristoj fokusiĝas al la generacio de atosekundaj pulsoj - proksimume 10-18 s en la ekstrema ultraviola (XUV) ondolongo. Atosekundaj pulsoj permesas la spuradon de elektrona moviĝo kaj plibonigas nian komprenon de elektronika strukturo kaj kvantuma mekaniko. Dum la integriĝo de XUV-atosekundaj laseroj en industriajn procezojn ankoraŭ ne faris signifan progreson, daŭra esplorado kaj progresoj en la kampo preskaŭ certe forpuŝos ĉi tiun teknologion el la laboratorio kaj en fabrikadon, kiel okazis kun femtosekundo kaj pikosekundo.laseraj fontoj.
Afiŝtempo: Jun-25-2024