ภาพรวมของเลเซอร์พัลซิ่ง

ภาพรวมของเลเซอร์พัลส์

วิธีที่ตรงที่สุดในการสร้างเลเซอร์พัลส์คือการเพิ่มโมดูเลเตอร์ไปด้านนอกของเลเซอร์ต่อเนื่อง วิธีนี้สามารถสร้างพัลส์ picosecond ที่เร็วที่สุดแม้ว่าจะง่าย แต่พลังงานแสงและพลังงานสูงสุดไม่ต้องเกินกำลังแสงอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการสร้างพัลส์เลเซอร์คือการปรับเปลี่ยนในโพรงเลเซอร์เก็บพลังงานไว้ในเวลานอกรถไฟพัลส์และปล่อยมันในเวลา เทคนิคทั่วไปสี่ประการที่ใช้ในการสร้างพัลส์ผ่านการมอดูเลตของเลเซอร์คือการสลับการสลับการสลับ Q (สลับการสูญเสีย) การล้างโพรงและการล็อคโหมด

สวิตช์ Gain สร้างพัลส์สั้น ๆ โดยการปรับกำลังปั๊ม ตัวอย่างเช่นเลเซอร์ที่ได้รับการสลับเซมิคอนดักเตอร์สามารถสร้างพัลส์จากนาโนวินาทีไม่กี่ไปเป็นร้อย picoseconds โดยการมอดูเลตปัจจุบัน แม้ว่าพลังงานชีพจรจะอยู่ในระดับต่ำ แต่วิธีนี้มีความยืดหยุ่นมากเช่นให้ความถี่การทำซ้ำที่ปรับได้และความกว้างของพัลส์ ในปีพ. ศ. 2561 นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยโตเกียวรายงานเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ได้รับการสลับแบบ femtosecond ซึ่งเป็นตัวแทนของความก้าวหน้าในคอขวดทางเทคนิค 40 ปี

พัลส์นาโนวินาทีที่แข็งแกร่งโดยทั่วไปจะถูกสร้างขึ้นโดยเลเซอร์ Q-switched ซึ่งถูกปล่อยออกมาในการเดินทางรอบหลายครั้งในโพรงและพลังงานชีพจรอยู่ในช่วงหลายมิลลิจูลไปหลายครั้งขึ้นอยู่กับขนาดของระบบ พลังงานปานกลาง (โดยทั่วไปต่ำกว่า 1 μJ) picosecond และ pulses femtosecond ส่วนใหญ่สร้างโดยเลเซอร์ที่ล็อคโหมด มีพัลส์ ultrashort ultrashort หนึ่งตัวขึ้นไปในเรโซเนเตอร์เลเซอร์ที่วนรอบอย่างต่อเนื่อง พัลส์ intracavity แต่ละตัวจะส่งพัลส์ผ่านกระจกคัปปลิ้งเอาท์พุทและโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 10 MHz และ 100 GHz รูปด้านล่างแสดงการกระจายแบบปกติ (Andi) dissipative soliton femtosecondอุปกรณ์เลเซอร์ไฟเบอร์ซึ่งส่วนใหญ่สามารถสร้างได้โดยใช้ส่วนประกอบมาตรฐาน Thorlabs (เส้นใย, เลนส์, เมาท์และตารางการกระจัด)

สามารถใช้เทคนิคการล้างโพรงได้เลเซอร์ Q-switchedเพื่อให้ได้พัลส์ที่สั้นกว่าและเลเซอร์ที่ล็อคโหมดเพื่อเพิ่มพลังงานชีพจรด้วยความถี่ต่ำ

โดเมนเวลาและโดเมนความถี่พัลส์
รูปร่างเชิงเส้นของชีพจรที่มีเวลาโดยทั่วไปค่อนข้างง่ายและสามารถแสดงออกได้ด้วยฟังก์ชั่น Gaussian และSECH² เวลาชีพจร (หรือที่รู้จักกันในชื่อความกว้างของพัลส์) มักจะแสดงออกโดยค่าความกว้างครึ่งความสูง (FWHM) นั่นคือความกว้างที่พลังงานแสงอย่างน้อยครึ่งหนึ่งของพลังสูงสุด; Q-switched เลเซอร์สร้างพัลส์สั้น ๆ ของนาโนวินาทีผ่าน
เลเซอร์ที่ล็อคโหมดผลิตพัลส์สั้นพิเศษ (USP) ตามลำดับของ picoseconds หลายสิบถึง femtoseconds อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูงสามารถวัดได้ถึงหลายสิบ picoseconds และพัลส์ที่สั้นกว่าสามารถวัดได้ด้วยเทคโนโลยีออพติคอลอย่างหมดจดเช่น Autocorrelators, Frog และ Spider ในขณะที่พัลส์นาโนวินาทีหรือนานกว่านั้นแทบจะไม่เปลี่ยนความกว้างของชีพจรในขณะที่พวกเขาเดินทางแม้ในระยะทางไกลพัลส์สั้นพิเศษอาจได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการ:

การกระจายตัวอาจส่งผลให้เกิดการขยายตัวของชีพจรขนาดใหญ่ แต่สามารถทำการบีบอัดได้ด้วยการกระจายตัวตรงข้าม แผนภาพต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าคอมเพรสเซอร์ของ Thorlabs Femtosecond จะชดเชยการกระจายตัวของกล้องจุลทรรศน์อย่างไร

ความไม่เชิงเส้นโดยทั่วไปไม่ส่งผลโดยตรงต่อความกว้างของพัลส์ แต่มันขยายแบนด์วิดท์ทำให้ชีพจรมีความอ่อนไหวต่อการกระจายตัวในระหว่างการแพร่กระจายมากขึ้น ไฟเบอร์ทุกประเภทรวมถึงสื่อกำไรอื่น ๆ ที่มีแบนด์วิดท์ จำกัด สามารถส่งผลกระทบต่อรูปร่างของแบนด์วิดท์หรือชีพจรสั้นพิเศษและการลดลงของแบนด์วิดท์สามารถนำไปสู่การขยายเวลา; นอกจากนี้ยังมีกรณีที่ความกว้างของพัลส์ของชีพจรที่ร้องอย่างรุนแรงจะสั้นลงเมื่อสเปกตรัมแคบลง