Visão geral dos lasers pulsados

Visão geral delasers pulsados

A forma mais direta de gerarlaserUma das técnicas mais comuns para gerar pulsos de laser é adicionar um modulador à parte externa do laser contínuo. Esse método, embora simples, pode produzir pulsos de picossegundos extremamente rápidos, mas desperdiça energia luminosa e a potência de pico não pode exceder a potência da luz contínua. Portanto, uma maneira mais eficiente de gerar pulsos de laser é modular a cavidade do laser, armazenando energia durante o tempo de desligamento do trem de pulsos e liberando-a durante o tempo de ativação. As quatro técnicas mais comuns usadas para gerar pulsos por meio da modulação da cavidade do laser são: comutação de ganho, comutação Q (comutação de perda), esvaziamento da cavidade e travamento de modo.

O interruptor de ganho gera pulsos curtos modulando a potência da bomba. Por exemplo, lasers semicondutores com comutação de ganho podem gerar pulsos de alguns nanossegundos a centenas de picossegundos por meio da modulação da corrente. Embora a energia do pulso seja baixa, esse método é muito flexível, permitindo, por exemplo, o ajuste da frequência de repetição e da largura do pulso. Em 2018, pesquisadores da Universidade de Tóquio relataram um laser semicondutor com comutação de ganho de femtosegundos, representando um avanço significativo em um gargalo tecnológico de 40 anos.

Pulsos intensos de nanossegundos são geralmente gerados por lasers comutados por Q, que emitem pulsos em várias passagens pela cavidade. A energia do pulso varia de alguns milijoules a alguns joules, dependendo do tamanho do sistema. Pulsos de picossegundos e femtosegundos de energia média (geralmente abaixo de 1 μJ) são gerados principalmente por lasers de modo travado. Nesses lasers, um ou mais pulsos ultracurtos se repetem continuamente no ressonador. Cada pulso intracavitário é transmitido através do espelho de acoplamento de saída, e a frequência geralmente fica entre 10 MHz e 100 GHz. A figura abaixo mostra um pulso de femtosegundo de soliton dissipativo com dispersão totalmente normal (ANDi).dispositivo de laser de fibra, a maioria dos quais pode ser construída usando componentes padrão da Thorlabs (fibra, lente, suporte e mesa de deslocamento).

A técnica de esvaziamento da cavidade pode ser usada paraLasers comutados por QPara obter pulsos mais curtos e lasers com modo travado, é necessário aumentar a energia do pulso com uma frequência mais baixa.

pulsos no domínio do tempo e no domínio da frequência
O formato linear do pulso ao longo do tempo é geralmente relativamente simples e pode ser expresso por funções gaussianas e sech². O tempo de pulso (também conhecido como largura de pulso) é mais comumente expresso pelo valor da largura à meia altura (FWHM), ou seja, a largura na qual a potência óptica é pelo menos metade da potência de pico; o laser Q-switched gera pulsos curtos de nanossegundos através de
Os lasers de modo travado produzem pulsos ultracurtos (USP) na ordem de dezenas de picossegundos a femtosegundos. A eletrônica de alta velocidade só consegue medir pulsos de até dezenas de picossegundos, e pulsos mais curtos só podem ser medidos com tecnologias puramente ópticas, como autocorreladores, FROG e SPIDER. Enquanto pulsos de nanossegundos ou mais longos praticamente não alteram sua largura de pulso ao se propagarem, mesmo em longas distâncias, os pulsos ultracurtos podem ser afetados por diversos fatores:

A dispersão pode resultar em um grande alargamento do pulso, mas pode ser recomprimida com a dispersão oposta. O diagrama a seguir mostra como o compressor de pulsos de femtosegundo da Thorlabs compensa a dispersão do microscópio.

A não linearidade geralmente não afeta diretamente a largura do pulso, mas amplia a largura de banda, tornando o pulso mais suscetível à dispersão durante a propagação. Qualquer tipo de fibra, incluindo outros meios de ganho com largura de banda limitada, pode afetar o formato da largura de banda ou do pulso ultracurto, e uma diminuição na largura de banda pode levar a um alargamento no tempo; também existem casos em que a largura do pulso fortemente modulado em frequência (chirp) se torna menor quando o espectro se torna mais estreito.