มีเอกลักษณ์เลเซอร์อุลตราฟาสต์ส่วนที่หนึ่ง
คุณสมบัติเฉพาะของอัลตราฟาสต์เลเซอร์
ระยะเวลาพัลส์สั้นพิเศษของเลเซอร์อัลตราฟาสต์ทำให้ระบบเหล่านี้มีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่แตกต่างจากเลเซอร์พัลส์ยาวหรือเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง (CW) เพื่อสร้างพัลส์สั้นดังกล่าว จำเป็นต้องมีแบนด์วิดท์สเปกตรัมกว้าง รูปร่างของพัลส์และความยาวคลื่นกลางจะกำหนดแบนด์วิดท์ขั้นต่ำที่จำเป็นในการสร้างพัลส์ที่มีระยะเวลาเฉพาะ โดยทั่วไป ความสัมพันธ์นี้จะอธิบายโดยใช้ผลคูณแบนด์วิดท์เวลา (TBP) ซึ่งได้มาจากหลักความไม่แน่นอน TBP ของพัลส์แบบเกาส์เซียนจะกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้:TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ คือระยะเวลาของพัลส์และ Δv คือแบนด์วิดท์ความถี่ โดยพื้นฐานแล้ว สมการนี้แสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์ผกผันระหว่างแบนด์วิดท์สเปกตรัมและระยะเวลาของพัลส์ ซึ่งหมายความว่าเมื่อระยะเวลาของพัลส์ลดลง แบนด์วิดท์ที่จำเป็นในการสร้างพัลส์นั้นก็จะเพิ่มขึ้น รูปที่ 1 แสดงให้เห็นแบนด์วิดท์ขั้นต่ำที่จำเป็นในการรองรับระยะเวลาของพัลส์ที่แตกต่างกันหลายช่วง
รูปที่ 1: แบนด์วิดท์สเปกตรัมขั้นต่ำที่จำเป็นในการรองรับพัลส์เลเซอร์ของ 10 ps (สีเขียว), 500 fs (สีน้ำเงิน) และ 50 fs (สีแดง)
ความท้าทายทางเทคนิคของเลเซอร์ความเร็วสูง
ระบบของคุณจะต้องจัดการแบนด์วิดท์สเปกตรัมที่กว้าง กำลังสูงสุด และระยะเวลาพัลส์ที่สั้นของเลเซอร์อัลตราฟาสต์อย่างเหมาะสม บ่อยครั้ง วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดวิธีหนึ่งสำหรับความท้าทายเหล่านี้คือเอาต์พุตของเลเซอร์ที่มีสเปกตรัมกว้าง หากคุณเคยใช้เลเซอร์พัลส์หรือเลเซอร์คลื่นต่อเนื่องที่ยาวกว่าเป็นหลักมาก่อน ส่วนประกอบออปติกที่มีอยู่ในปัจจุบันอาจไม่สามารถสะท้อนหรือส่งแบนด์วิดท์ทั้งหมดของพัลส์อัลตราฟาสต์ได้
เกณฑ์ความเสียหายของเลเซอร์
เลนส์อัลตราฟาสต์มีค่าขีดจำกัดความเสียหายของเลเซอร์ (LDT) ที่แตกต่างกันอย่างมากและยากต่อการนำทางมากกว่าเมื่อเทียบกับแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์แบบธรรมดา เมื่อมีการจัดเตรียมเลนส์สำหรับเลเซอร์พัลส์นาโนวินาทีค่า LDT โดยทั่วไปจะอยู่ในลำดับ 5-10 J/cm2 สำหรับออปติกความเร็วสูง ค่าขนาดนี้แทบจะไม่เคยได้ยินมาก่อน เนื่องจากค่า LDT มักจะอยู่ในลำดับ <1 J/cm2 ซึ่งโดยปกติจะใกล้เคียงกับ 0.3 J/cm2 การเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญของแอมพลิจูด LDT ภายใต้ระยะเวลาพัลส์ที่แตกต่างกันนั้นเป็นผลมาจากกลไกความเสียหายของเลเซอร์ตามระยะเวลาพัลส์ สำหรับเลเซอร์นาโนวินาทีหรือนานกว่านั้นเลเซอร์แบบพัลส์กลไกหลักที่ก่อให้เกิดความเสียหายคือความร้อน วัสดุเคลือบและวัสดุพื้นผิวของอุปกรณ์ออปติคอลดูดซับโฟตอนที่ตกกระทบและให้ความร้อนแก่โฟตอนเหล่านั้น ซึ่งอาจนำไปสู่การบิดเบือนโครงตาข่ายผลึกของวัสดุ การขยายตัวเนื่องจากความร้อน การแตกร้าว การหลอมละลาย และความเครียดของโครงตาข่ายเป็นกลไกความเสียหายจากความร้อนทั่วไปของวัสดุเหล่านี้แหล่งกำเนิดเลเซอร์.
อย่างไรก็ตาม สำหรับเลเซอร์ความเร็วสูง ระยะเวลาของพัลส์นั้นเร็วกว่าช่วงเวลาของการถ่ายเทความร้อนจากเลเซอร์ไปยังโครงตาข่ายของวัสดุ ดังนั้นผลกระทบจากความร้อนจึงไม่ใช่สาเหตุหลักของความเสียหายที่เกิดจากเลเซอร์ ในทางกลับกัน พลังงานสูงสุดของเลเซอร์ความเร็วสูงจะเปลี่ยนกลไกความเสียหายให้กลายเป็นกระบวนการที่ไม่เป็นเชิงเส้น เช่น การดูดซับโฟตอนหลายตัวและการแตกตัวเป็นไอออน นี่คือสาเหตุที่ไม่สามารถจำกัดค่า LDT ของพัลส์นาโนวินาทีให้เหลือเพียงค่าของพัลส์ความเร็วสูงได้ เนื่องจากกลไกทางกายภาพของความเสียหายนั้นแตกต่างกัน ดังนั้น ภายใต้เงื่อนไขการใช้งานเดียวกัน (เช่น ความยาวคลื่น ระยะเวลาของพัลส์ และอัตราการทำซ้ำ) อุปกรณ์ออปติกที่มีค่า LDT สูงเพียงพอจะเป็นอุปกรณ์ออปติกที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ อุปกรณ์ออปติกที่ทดสอบภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันนั้นไม่สามารถแสดงถึงประสิทธิภาพจริงของอุปกรณ์ออปติกเดียวกันในระบบได้
รูปที่ 1: กลไกของความเสียหายที่เกิดจากเลเซอร์ที่มีระยะเวลาพัลส์ต่างกัน
เวลาโพสต์ : 24 มิ.ย. 2567