เลเซอร์อัลตราฟาสต์คืออะไร

ก. แนวคิดเรื่องเลเซอร์ความเร็วสูง

เลเซอร์อัลตราฟาสต์มักหมายถึงเลเซอร์แบบล็อกโหมดที่ใช้ปล่อยพัลส์ระยะสั้นพิเศษ เช่น พัลส์ที่มีระยะเวลาเฟมโตวินาทีหรือพิโควินาที ชื่อที่ถูกต้องกว่าคือเลเซอร์พัลส์อัลตราสั้น เลเซอร์พัลส์อัลตราสั้นเกือบจะเป็นเลเซอร์แบบล็อกโหมด แต่เอฟเฟกต์การสลับเกนก็สามารถสร้างพัลส์ระยะสั้นพิเศษได้เช่นกัน

ข. ชนิดของเลเซอร์อัลตราฟาสต์

1. เลเซอร์ไททาเนียม-แซฟไฟร์ ซึ่งโดยทั่วไปจะล็อกโหมดเลนส์ Kerr สามารถผลิตพัลส์ที่มีระยะเวลาสั้นเพียงประมาณ 5 fs กำลังส่งออกเฉลี่ยโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณไม่กี่ร้อยมิลลิวัตต์ โดยมีอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์ที่ 80 เมกะเฮิรตซ์ และน้อยกว่าหลายสิบเฟมโตวินาที และมีระยะเวลาพัลส์น้อยกว่าหลายสิบเฟมโตวินาที ส่งผลให้มีกำลังสูงสุดที่สูงมาก แต่เลเซอร์ไททาเนียม-แซฟไฟร์จำเป็นต้องใช้ปั๊มแสงจากเลเซอร์แสงสีเขียวบางชนิด ซึ่งทำให้มีความซับซ้อนและมีราคาแพงกว่า

2. มีเลเซอร์แบบปั๊มไดโอดหลายชนิดที่พัฒนาจากเลเซอร์แบบคริสตัลอิตเทอร์เบียม (ผลึกหรือแก้ว) หรือแบบคริสตัลโครเมียม ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้การล็อกโหมดแบบพาสซีฟ SESAM แม้ว่าระยะเวลาพัลส์ของเลเซอร์แบบปั๊มไดโอดจะไม่สั้นเท่ากับระยะเวลาพัลส์ของเลเซอร์ไททาเนียม-แซฟไฟร์ แต่เลเซอร์แบบปั๊มไดโอดสามารถครอบคลุมช่วงพารามิเตอร์ที่กว้างในแง่ของระยะเวลาพัลส์ อัตราการทำซ้ำของพัลส์ และกำลังเฉลี่ย (ดูด้านล่าง)

3. เลเซอร์ไฟเบอร์ที่ใช้เส้นใยแก้วเจือธาตุหายากอาจใช้โหมดล็อกแบบพาสซีฟได้ เช่น การใช้การหมุนโพลาไรเซชันแบบไม่เชิงเส้น หรือ SESAM เลเซอร์ไฟเบอร์ชนิดนี้มีข้อจำกัดมากกว่าเลเซอร์แบบเทกองในแง่ของกำลังเฉลี่ย โดยเฉพาะกำลังสูงสุด แต่สามารถใช้ร่วมกับเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ได้อย่างสะดวก บทความเกี่ยวกับเลเซอร์ไฟเบอร์แบบล็อกโหมดให้รายละเอียดเพิ่มเติม

(4) เลเซอร์ไดโอดแบบล็อกโหมดอาจเป็นอุปกรณ์รวมหรือเลเซอร์ไดโอดแบบโพรงภายนอก และอาจเป็นแบบแอคทีฟ พาสซีฟ หรือแบบผสม โดยทั่วไป เลเซอร์ไดโอดแบบล็อกโหมดจะทำงานที่อัตราการทำซ้ำของพัลส์สูง (หลายพันเมกะเฮิรตซ์) ที่พลังงานพัลส์ปานกลาง

ออสซิลเลเตอร์เลเซอร์อัลตราฟาสต์สามารถเป็นส่วนหนึ่งของระบบเลเซอร์อัลตราฟาสต์ ซึ่งอาจรวมถึงเครื่องขยายสัญญาณอัลตราฟาสต์ (เช่น เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ออปติก) เพื่อเพิ่มพลังงานสูงสุดและพลังงานเอาต์พุตเฉลี่ย