เลเซอร์อัลตราฟาสต์คืออะไร

ก. แนวคิดเรื่องเลเซอร์ความเร็วสูง

เลเซอร์อัลตราฟาสต์มักหมายถึงเลเซอร์ที่ล็อกโหมดซึ่งใช้ในการปล่อยพัลส์อัลตราสั้น เช่น พัลส์ที่มีระยะเวลาเฟมโตวินาทีหรือพิโควินาที ชื่อที่ถูกต้องกว่าคือเลเซอร์พัลส์อัลตราสั้น เลเซอร์พัลส์อัลตราสั้นเกือบจะเป็นเลเซอร์ที่ล็อกโหมด แต่เอฟเฟกต์การสลับเกนยังสามารถผลิตพัลส์อัลตราสั้นได้อีกด้วย

ข. ชนิดของเลเซอร์อัลตราฟาสต์

1. เลเซอร์ไททาเนียม-แซฟไฟร์ ซึ่งปกติจะล็อกโหมดเลนส์ Kerr สามารถผลิตพัลส์ที่มีระยะเวลาสั้นเพียงประมาณ 5 fs กำลังส่งออกเฉลี่ยโดยทั่วไปคือไม่กี่ร้อยมิลลิวัตต์ โดยมีอัตราการทำซ้ำของพัลส์ที่ 80 เมกะเฮิรตซ์ และสิบเฟมโตวินาทีหรือน้อยกว่า และระยะเวลาของพัลส์สิบเฟมโตวินาทีหรือน้อยกว่า ส่งผลให้มีกำลังสูงสุดที่สูงมาก แต่เลเซอร์ไททาเนียม-แซฟไฟร์ต้องใช้ปั๊มแสงจากเลเซอร์ไฟเขียวบางชนิด ซึ่งทำให้ซับซ้อนและมีราคาแพงกว่า

2. มีเลเซอร์ที่ปั๊มด้วยไดโอดหลายประเภท เช่น เลเซอร์ที่เจือด้วยอิตเทอร์เบียม (ผลึกหรือแก้ว) หรือเลเซอร์ที่เจือด้วยโครเมียม ซึ่งโดยปกติจะใช้การล็อกโหมดแบบพาสซีฟ SESAM แม้ว่าระยะเวลาของพัลส์ของเลเซอร์ที่ปั๊มด้วยไดโอดจะไม่สั้นเท่ากับระยะเวลาของพัลส์ของเลเซอร์ไททาเนียม-แซฟไฟร์ แต่เลเซอร์ที่ปั๊มด้วยไดโอดสามารถครอบคลุมช่วงพารามิเตอร์ที่กว้างได้ในแง่ของระยะเวลาของพัลส์ อัตราการทำซ้ำของพัลส์ และกำลังเฉลี่ย (ดูด้านล่าง)

3. เลเซอร์ไฟเบอร์ที่ใช้เส้นใยแก้วที่เจือธาตุหายากอาจล็อกโหมดแบบพาสซีฟได้ เช่น การใช้การหมุนโพลาไรเซชันแบบไม่เชิงเส้นหรือ SESAM เลเซอร์ไฟเบอร์ประเภทนี้มีข้อจำกัดมากกว่าเลเซอร์แบบรวมในแง่ของกำลังเฉลี่ย โดยเฉพาะกำลังพีค แต่สามารถใช้ร่วมกับเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ได้อย่างสะดวก บทความเกี่ยวกับเลเซอร์ไฟเบอร์แบบล็อกโหมดจะให้รายละเอียดเพิ่มเติม

(4) เลเซอร์ไดโอดแบบล็อกโหมดอาจเป็นอุปกรณ์รวมหรือเลเซอร์ไดโอดแบบโพรงภายนอก และอาจเป็นแบบแอ็คทีฟ พาสซีฟ หรือแบบล็อกโหมดผสม โดยทั่วไป เลเซอร์ไดโอดแบบล็อกโหมดจะทำงานที่อัตราการทำซ้ำของพัลส์สูง (หลายพันเมกะเฮิรตซ์) ที่พลังงานพัลส์ปานกลาง

ออสซิลเลเตอร์เลเซอร์ความเร็วสูงสามารถเป็นส่วนหนึ่งของระบบเลเซอร์ความเร็วสูง ซึ่งอาจรวมถึงเครื่องขยายสัญญาณความเร็วสูง (เช่น เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ออปติก) เพื่อเพิ่มพลังงานสูงสุดและพลังงานเอาต์พุตเฉลี่ย