Visão geral delasers pulsados
A maneira mais direta de gerarlaserA modulação de pulsos de laser consiste em adicionar um modulador na parte externa do laser contínuo. Este método pode produzir o pulso de picossegundo mais rápido, embora simples, mas desperdiça energia luminosa e a potência de pico não pode exceder a potência luminosa contínua. Portanto, uma maneira mais eficiente de gerar pulsos de laser é modular na cavidade do laser, armazenando energia no tempo de desligamento do trem de pulsos e liberando-a no tempo de ativação. As quatro técnicas comuns usadas para gerar pulsos por meio da modulação da cavidade do laser são comutação de ganho, comutação Q (comutação de perdas), esvaziamento da cavidade e bloqueio de modo.
A chave de ganho gera pulsos curtos modulando a potência da bomba. Por exemplo, lasers semicondutores com chaveamento de ganho podem gerar pulsos de alguns nanossegundos a cem picossegundos por modulação de corrente. Embora a energia do pulso seja baixa, esse método é muito flexível, proporcionando frequência de repetição e largura de pulso ajustáveis. Em 2018, pesquisadores da Universidade de Tóquio relataram um laser semicondutor com chaveamento de ganho de femtossegundos, representando um avanço em um gargalo técnico de 40 anos.
Pulsos fortes de nanossegundos são geralmente gerados por lasers Q-switched, que são emitidos em várias voltas na cavidade, e a energia do pulso está na faixa de vários milijoules a vários joules, dependendo do tamanho do sistema. Pulsos de picossegundos e femtossegundos de energia média (geralmente abaixo de 1 μJ) são gerados principalmente por lasers com modo bloqueado. Há um ou mais pulsos ultracurtos no ressonador laser que ciclam continuamente. Cada pulso intracavitário transmite um pulso através do espelho de acoplamento de saída, e a refrequência está geralmente entre 10 MHz e 100 GHz. A figura abaixo mostra um femtossegundo 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, montagem e mesa de deslocamento).
A técnica de esvaziamento da cavidade pode ser usada paraLasers Q-switchedpara obter pulsos mais curtos e lasers de modo bloqueado para aumentar a energia do pulso com menor frequência.
Pulsos no domínio do tempo e do domínio da frequência
A forma linear do pulso em função do tempo é geralmente relativamente simples e pode ser expressa por funções gaussianas e sech². O tempo de pulso (também conhecido como largura de pulso) é mais comumente expresso pelo valor da largura de 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
Lasers com modo bloqueado produzem pulsos ultracurtos (USP) na ordem de dezenas de picossegundos a femtossegundos. Eletrônicos de alta velocidade só conseguem medir 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 dificilmente alteram sua largura de pulso à medida que se propagam, mesmo em longas distâncias, pulsos ultracurtos podem ser afetados por uma variedade de fatores:
A dispersão pode resultar em um grande alargamento de pulso, mas pode ser recomprimida com a dispersão oposta. O diagrama a seguir mostra como o compressor de pulso de femtossegundo da Thorlabs compensa a dispersão do microscópio.
A não linearidade geralmente não afeta diretamente a largura de 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 a forma da largura de banda ou do pulso ultracurto, e uma diminuição na largura de banda pode levar a um alargamento no tempo; também há casos em que a largura de pulso do pulso com chirp forte diminui à medida que o espectro se estreita.
Horário da publicação: 05/02/2024