เลเซอร์ Ultrafast ที่ไม่เหมือนใครส่วนที่สอง

มีเอกลักษณ์เลเซอร์ที่เร็วมากส่วนที่สอง

การกระจายและการแพร่กระจายของชีพจร: การกระจายตัวของกลุ่มล่าช้า
หนึ่งในความท้าทายทางเทคนิคที่ยากที่สุดที่พบเมื่อใช้เลเซอร์ที่เร็วมากคือการรักษาระยะเวลาของพัลส์สั้นพิเศษที่ปล่อยออกมาโดยเริ่มต้นโดยเลเซอร์- พัลส์ที่เร็วมากมีความไวต่อการบิดเบือนเวลามากซึ่งทำให้พัลส์ยาวขึ้น เอฟเฟกต์นี้แย่ลงเมื่อระยะเวลาของพัลส์เริ่มต้นสั้นลง ในขณะที่เลเซอร์ที่เร็วมากสามารถปล่อยพัลส์ด้วยระยะเวลา 50 วินาทีพวกเขาสามารถขยายได้ในเวลาโดยใช้กระจกและเลนส์เพื่อส่งพัลส์ไปยังตำแหน่งเป้าหมายหรือแม้แต่ส่งพัลส์ผ่านอากาศ

การบิดเบือนเวลานี้ถูกวัดปริมาณโดยใช้การวัดที่เรียกว่าการกระจายตัวของกลุ่มล่าช้า (GDD) หรือที่เรียกว่าการกระจายลำดับที่สอง ในความเป็นจริงยังมีเงื่อนไขการกระจายตัวที่สูงกว่าซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อการกระจายเวลาของพัลส์เลเซอร์อัลตร้าฟาร์ต แต่ในทางปฏิบัติมักจะเพียงพอที่จะตรวจสอบผลกระทบของ GDD GDD เป็นค่าที่ขึ้นกับความถี่ซึ่งเป็นสัดส่วนเชิงเส้นตรงกับความหนาของวัสดุที่กำหนด เลนส์เกียร์เช่นเลนส์หน้าต่างและส่วนประกอบวัตถุประสงค์มักจะมีค่า GDD ที่เป็นบวกซึ่งบ่งชี้ว่าเมื่อพัลส์บีบอัดสามารถให้เลนส์ส่งสัญญาณระยะเวลาพัลส์นานกว่าที่ปล่อยออกมาโดยที่ปล่อยออกมาโดยระบบเลเซอร์- ส่วนประกอบที่มีความถี่ต่ำกว่า (เช่นความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น) แพร่กระจายเร็วกว่าส่วนประกอบที่มีความถี่สูงกว่า (เช่นความยาวคลื่นที่สั้นกว่า) เมื่อพัลส์ผ่านสสารมากขึ้นเรื่อย ๆ ความยาวคลื่นในชีพจรจะยังคงขยายออกไปเรื่อย ๆ ในเวลา สำหรับระยะเวลาพัลส์ที่สั้นกว่าและแบนด์วิดท์ที่กว้างขึ้นเอฟเฟกต์นี้จะเกินความจริงเพิ่มเติมและอาจส่งผลให้เกิดการบิดเบือนเวลาชีพจรอย่างมีนัยสำคัญ

แอปพลิเคชันเลเซอร์ที่เร็วมาก
สเปคตรัม
ตั้งแต่การถือกำเนิดของแหล่งเลเซอร์ที่เร็วมากสเปกโทรสโกปีเป็นหนึ่งในพื้นที่แอปพลิเคชันหลักของพวกเขา ด้วยการลดระยะเวลาพัลส์เป็น femtoseconds หรือ attoseconds กระบวนการไดนามิกในฟิสิกส์เคมีและชีววิทยาที่เป็นไปไม่ได้ในอดีตที่จะสังเกตได้ในขณะนี้สามารถทำได้ หนึ่งในกระบวนการสำคัญคือการเคลื่อนไหวของอะตอมและการสังเกตการเคลื่อนไหวของอะตอมได้ปรับปรุงความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์ของกระบวนการพื้นฐานเช่นการสั่นสะเทือนระดับโมเลกุลการแยกโมเลกุลและการถ่ายโอนพลังงานในโปรตีนสังเคราะห์แสง

การใช้งานทางชีวภาพ
เลเซอร์ Ultrafast Power Power รองรับกระบวนการไม่เชิงเส้นและปรับปรุงความละเอียดสำหรับการถ่ายภาพทางชีวภาพเช่นกล้องจุลทรรศน์หลายโฟตอน ในระบบหลายโฟตอนเพื่อสร้างสัญญาณไม่เชิงเส้นจากเป้าหมายทางชีวภาพหรือเป้าหมายฟลูออเรสเซนต์โฟตอนสองตัวจะต้องทับซ้อนกันในอวกาศและเวลา กลไกที่ไม่เชิงเส้นนี้ช่วยปรับปรุงความละเอียดการถ่ายภาพโดยการลดสัญญาณเรืองแสงพื้นหลังอย่างมีนัยสำคัญที่ทำให้เกิดการศึกษาของกระบวนการโฟตอนเดี่ยว พื้นหลังสัญญาณที่เรียบง่ายจะแสดง พื้นที่การกระตุ้นที่เล็กลงของกล้องจุลทรรศน์แบบมัลติโฟตอนยังช่วยป้องกันความเป็นพิษและลดความเสียหายให้กับตัวอย่าง

รูปที่ 1: ตัวอย่างไดอะแกรมของเส้นทางลำแสงในการทดลองด้วยกล้องจุลทรรศน์หลายโฟตอน

การประมวลผลวัสดุเลเซอร์
แหล่งกำเนิดเลเซอร์ที่เร็วมากได้ปฏิวัติเลเซอร์ micromachining และการประมวลผลวัสดุเนื่องจากวิธีที่ไม่เหมือนใครที่พัลส์ ultrashort มีปฏิสัมพันธ์กับวัสดุ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้เมื่อพูดถึง LDT ระยะเวลาพัลส์ที่เร็วกว่าเร็วกว่าระดับเวลาของการแพร่กระจายความร้อนลงในตาข่ายของวัสดุ เลเซอร์ที่เร็วมากจะสร้างโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่เล็กกว่ามากเลเซอร์นาโนวินาทีส่งผลให้เกิดการสูญเสียแผลที่ลดลงและการตัดเฉือนที่แม่นยำยิ่งขึ้น หลักการนี้ยังใช้กับการใช้งานทางการแพทย์ซึ่งความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นของการตัดอัลตร้าฟาร์ตเลเซอร์ช่วยลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อโดยรอบและปรับปรุงประสบการณ์ผู้ป่วยในระหว่างการผ่าตัดด้วยเลเซอร์

Attosecond Pulses: อนาคตของเลเซอร์ที่เร็วมาก
ในขณะที่การวิจัยยังคงพัฒนาเลเซอร์ที่เร็วมากขึ้นแหล่งกำเนิดแสงใหม่และปรับปรุงใหม่ด้วยระยะเวลาชีพจรที่สั้นกว่ากำลังได้รับการพัฒนา เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับกระบวนการทางกายภาพที่เร็วขึ้นนักวิจัยหลายคนกำลังมุ่งเน้นไปที่การสร้างพัลส์ Attosecond-ประมาณ 10-18 วินาทีในช่วงความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลต (XUV) พัลส์ Attosecond ช่วยให้สามารถติดตามการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์และกลศาสตร์ควอนตัม ในขณะที่การบูรณาการเลเซอร์ Attosecond XUV เข้ากับกระบวนการอุตสาหกรรมยังไม่ได้ก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญการวิจัยอย่างต่อเนื่องและความก้าวหน้าในสาขานี้จะผลักดันเทคโนโลยีนี้ออกจากห้องปฏิบัติการและเข้าสู่การผลิตเช่นเดียวกับกรณีของ Femtosecond และ Picosecondแหล่งกำเนิดเลเซอร์.