มีเอกลักษณ์เลเซอร์ความเร็วสูงส่วนที่หนึ่ง
คุณสมบัติเฉพาะตัวของอัลตร้าฟาสต์เลเซอร์
ระยะเวลาพัลส์สั้นพิเศษของเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษทำให้ระบบเหล่านี้มีคุณสมบัติเฉพาะที่แตกต่างจากเลเซอร์พัลส์ยาวหรือเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง (CW) การสร้างพัลส์สั้นเช่นนี้จำเป็นต้องใช้แบนด์วิดท์สเปกตรัมกว้าง รูปร่างของพัลส์และความยาวคลื่นกลางเป็นตัวกำหนดแบนด์วิดท์ขั้นต่ำที่จำเป็นในการสร้างพัลส์ที่มีระยะเวลาหนึ่ง โดยทั่วไป ความสัมพันธ์นี้จะอธิบายในรูปของผลคูณแบนด์วิดท์เวลา (TBP) ซึ่งได้มาจากหลักความไม่แน่นอน TBP ของพัลส์เกาส์เซียนกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้: TBP เกาส์เซียน = ΔτΔν≈0.441
Δτ คือระยะเวลาของพัลส์ และ Δv คือแบนด์วิดท์ความถี่ โดยพื้นฐานแล้ว สมการนี้แสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างแบนด์วิดท์สเปกตรัมและระยะเวลาของพัลส์ หมายความว่าเมื่อระยะเวลาของพัลส์ลดลง แบนด์วิดท์ที่จำเป็นในการสร้างพัลส์นั้นจะเพิ่มขึ้น รูปที่ 1 แสดงแบนด์วิดท์ขั้นต่ำที่จำเป็นในการรองรับระยะเวลาของพัลส์ที่แตกต่างกันหลายแบบ
รูปที่ 1: แบนด์วิดท์สเปกตรัมขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อรองรับพัลส์เลเซอร์ของ 10 ps (สีเขียว), 500 fs (สีน้ำเงิน) และ 50 fs (สีแดง)
ความท้าทายทางเทคนิคของเลเซอร์ความเร็วสูง
ระบบของคุณจำเป็นต้องจัดการแบนด์วิดท์สเปกตรัมที่กว้าง กำลังสูงสุด และระยะเวลาพัลส์ที่สั้นของเลเซอร์ความเร็วสูงอย่างเหมาะสม บ่อยครั้งที่หนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดสำหรับความท้าทายเหล่านี้คือเอาต์พุตสเปกตรัมกว้างของเลเซอร์ หากคุณเคยใช้เลเซอร์พัลส์หรือเลเซอร์คลื่นต่อเนื่องที่ยาวกว่าเป็นหลัก อุปกรณ์ออปติคัลที่มีอยู่เดิมอาจไม่สามารถสะท้อนหรือส่งผ่านแบนด์วิดท์ทั้งหมดของพัลส์ความเร็วสูงได้
เกณฑ์ความเสียหายของเลเซอร์
เลนส์อัลตร้าฟาสต์ยังมีค่าขีดจำกัดความเสียหายของเลเซอร์ (LDT) ที่แตกต่างกันอย่างมากและยากต่อการนำทางมากกว่าเมื่อเทียบกับแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ทั่วไป เมื่อมีการจัดเตรียมเลนส์สำหรับเลเซอร์พัลส์นาโนวินาทีค่า LDT มักจะอยู่ในช่วง 5-10 J/cm2 สำหรับออปติกความเร็วสูง ค่าขนาดนี้แทบจะไม่เคยได้ยินมาก่อน เนื่องจากค่า LDT มักจะอยู่ในช่วง <1 J/cm2 ซึ่งมักจะใกล้เคียงกับ 0.3 J/cm2 การเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญของแอมพลิจูด LDT ภายใต้ระยะเวลาพัลส์ที่แตกต่างกันเป็นผลมาจากกลไกความเสียหายของเลเซอร์ตามระยะเวลาพัลส์ สำหรับเลเซอร์นาโนวินาทีหรือนานกว่านั้นเลเซอร์แบบพัลส์กลไกหลักที่ก่อให้เกิดความเสียหายคือความร้อน วัสดุเคลือบและวัสดุตั้งต้นของอุปกรณ์ออปติคัลดูดซับโฟตอนที่ตกกระทบและให้ความร้อนแก่โฟตอนเหล่านั้น ซึ่งอาจนำไปสู่การบิดเบี้ยวของโครงผลึกของวัสดุ การขยายตัวทางความร้อน การแตกร้าว การหลอมละลาย และความเครียดของโครงผลึกเป็นกลไกความเสียหายทางความร้อนที่พบบ่อยของวัสดุเหล่านี้แหล่งกำเนิดเลเซอร์.
อย่างไรก็ตาม สำหรับเลเซอร์ความเร็วสูง ระยะเวลาของพัลส์เองนั้นเร็วกว่าช่วงเวลาของการถ่ายเทความร้อนจากเลเซอร์ไปยังโครงตาข่ายวัสดุ ดังนั้นผลกระทบทางความร้อนจึงไม่ใช่สาเหตุหลักของความเสียหายที่เกิดจากเลเซอร์ แต่กำลังสูงสุดของเลเซอร์ความเร็วสูงจะเปลี่ยนกลไกความเสียหายให้เป็นกระบวนการที่ไม่เป็นเชิงเส้น เช่น การดูดกลืนโฟตอนหลายตัวและการแตกตัวเป็นไอออน ด้วยเหตุนี้ จึงไม่สามารถจำกัดค่า LDT ของพัลส์นาโนวินาทีให้แคบลงเหลือเพียงพัลส์ความเร็วสูง เนื่องจากกลไกทางกายภาพของความเสียหายนั้นแตกต่างกัน ดังนั้น ภายใต้เงื่อนไขการใช้งานเดียวกัน (เช่น ความยาวคลื่น ระยะเวลาของพัลส์ และอัตราการทำซ้ำ) อุปกรณ์ออปติกที่มีค่า LDT สูงเพียงพอจะเป็นอุปกรณ์ออปติกที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ ออปติกที่ทดสอบภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันไม่ได้สะท้อนถึงประสิทธิภาพที่แท้จริงของออปติกเดียวกันในระบบ
รูปที่ 1: กลไกของความเสียหายที่เกิดจากเลเซอร์ที่มีระยะเวลาพัลส์ต่างกัน
เวลาโพสต์: 24 มิ.ย. 2567