Visão geral de lasers pulsados

Visão geral delasers pulsados

A maneira mais direta de gerarlaserPulsos é adicionar um modulador à parte externa do laser contínuo. Esse método pode produzir o pulso de picossegundos mais rápido, embora simples, mas desperdiçar energia e energia de pico não pode exceder a energia da luz contínua. Portanto, uma maneira mais eficiente de gerar pulsos a laser é modular na cavidade do laser, armazenando energia na hora fora do trem de pulso e liberando-a no tempo. As quatro técnicas comuns usadas para gerar pulsos através da modulação da cavidade a laser são comutação de ganho, troca de Q (comutação de perda), esvaziamento da cavidade e bloqueio de modo.

A chave de ganho gera pulsos curtos modulando a energia da bomba. Por exemplo, os lasers semicondutores com comutação de ganho podem gerar pulsos de alguns nanossegundos a cem picossegundos pela modulação atual. Embora a energia do pulso seja baixa, esse método é muito flexível, como fornecer frequência de repetição ajustável e largura de pulso. Em 2018, pesquisadores da Universidade de Tóquio relataram um laser semicondutor com femtossegundos com troca de ganho, representando um avanço em um gargalo técnico de 40 anos.

Pulsos de nanossegundos fortes são geralmente gerados por lasers Q-Switched, que são emitidos em várias viagens de ida e volta na cavidade, e a energia do pulso está na faixa de vários milijoules a vários joules, dependendo do tamanho do sistema. Energia média (geralmente abaixo de 1 μJ) Picossegundo e pulsos de femtossegundos são gerados principalmente por lasers bloqueados pelo modo. Existem um ou mais pulsos de ultrassono no ressonador a laser que ciclam continuamente. Cada pulso de intracavidade transmite um pulso através do espelho de acoplamento de saída, e a recreabilidade é geralmente entre 10 MHz e 100 GHz. A figura abaixo mostra uma dispersão totalmente normal (ANDI) Soliton Femtossegundodispositivo a laser de fibra, a maioria dos quais pode ser construída usando componentes padrão ThorLabs (fibra, lente, montagem e tabela de deslocamento).

A técnica de esvaziamento de cavidades pode ser usada paraLasers Q-SwitchedPara obter pulsos mais curtos e lasers bloqueados pelo modo para aumentar a energia do pulso com menor recreação.

Domínio de tempo e pulsos de domínio
A forma linear do pulso com o tempo é geralmente relativamente simples e pode ser expressa pelas funções gaussianas e sech². O tempo de pulso (também conhecido como largura de pulso) é mais comumente expresso pelo valor de largura de meia altura (FWHM), ou seja, a largura sobre a qual a potência óptica é pelo menos metade da potência de pico; Laser Q-Switched gera pulsos curtos de nanossegundos através
Os lasers bloqueados por modo produzem pulsos ultra curdores (USP) na ordem de dezenas de picossegundos a femtosegundos. Os eletrônicos de alta velocidade só podem ser medidos até dezenas de picossegundos, e pulsos mais curtos só podem ser medidos com tecnologias puramente ópticas, como autocorreladores, sapo e aranha. Embora os pulsos de nanossegundos ou mais não mudem sua largura de pulso à medida que viajam, mesmo a longas distâncias, os pulsos ultra-curtos podem ser afetados por vários fatores:

A dispersão pode resultar em uma grande ampliação de pulsos, mas pode ser recomendada com a dispersão oposta. O diagrama a seguir mostra como o compressor de pulso de femtossegundos Thorlabs compensa a dispersão do microscópio.

A não linearidade geralmente não afeta diretamente a largura do pulso, mas aumenta 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 a forma da largura de banda ou pulso ultra-curto, e uma diminuição na largura de banda pode levar a um aumento no tempo; Também há casos em que a largura do pulso do pulso fortemente chireiro se torna mais curto quando o espectro se torna mais estreito.