เลเซอร์ที่เร็วมากคืออะไร

A. แนวคิดของเลเซอร์ที่เร็วมาก

เลเซอร์ที่เร็วมากมักหมายถึงเลเซอร์ที่ล็อคโหมดซึ่งใช้ในการปล่อยพัลส์ที่สั้นเป็นพิเศษ เช่น พัลส์ที่มีระยะเวลาเฟมโตวินาทีหรือพิโควินาที ชื่อที่ถูกต้องกว่าคือเลเซอร์พัลส์แบบสั้นเกินขีด เลเซอร์พัลส์แบบสั้นเกินขีดนั้นเกือบจะเป็นเลเซอร์แบบล็อคโหมด แต่เอฟเฟกต์การเปลี่ยนเกนยังสามารถสร้างพัลส์แบบสั้นเกินได้

B. ชนิดของเลเซอร์ที่เร็วมาก

1. เลเซอร์ Ti-sapphire ซึ่งโดยปกติจะล็อคโหมดเลนส์ Kerr สามารถสร้างพัลส์ได้ในระยะเวลาสั้นประมาณ 5 fs โดยทั่วไปกำลังเอาท์พุตเฉลี่ยจะอยู่ที่ไม่กี่ร้อยมิลลิวัตต์ โดยมีอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์ เช่น 80MHz และสิบเฟมโตวินาทีหรือน้อยกว่า และระยะเวลาพัลส์ที่สิบเฟมโตวินาทีหรือน้อยกว่า ส่งผลให้มีกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่สูงมาก แต่เลเซอร์ไททาเนียมแซฟไฟร์จำเป็นต้องมีการสูบแสงจากเลเซอร์แสงสีเขียวบางชนิด ซึ่งทำให้มีความซับซ้อนและมีราคาแพงมากขึ้น

2. มีเลเซอร์แบบปั๊มไดโอดหลายประเภท เช่น คริสตัลเลเซอร์ที่เจือด้วยอิตเทอร์เบียม (คริสตัลหรือแก้ว) หรือคริสตัลเลเซอร์ที่เจือด้วยโครเมียม ซึ่งโดยปกติจะใช้การล็อคโหมดพาสซีฟ SESAM แม้ว่าระยะเวลาพัลส์ของเลเซอร์ที่ปั๊มด้วยไดโอดจะไม่สั้นเท่ากับระยะเวลาพัลส์ของเลเซอร์ไทเทเนียม-แซฟไฟร์ แต่เลเซอร์ที่ปั๊มด้วยไดโอดสามารถครอบคลุมขอบเขตพารามิเตอร์ที่กว้างในแง่ของระยะเวลาของพัลส์ อัตราการทำซ้ำของพัลส์ และกำลังเฉลี่ย (ดูด้านล่าง) .

3. ไฟเบอร์เลเซอร์ที่ใช้เส้นใยแก้วเจือด้วยธาตุหายากอาจถูกล็อคโหมดแบบพาสซีฟ เช่น การใช้การหมุนโพลาไรเซชันแบบไม่เชิงเส้นหรือ SESAM เลเซอร์เหล่านี้มีข้อจำกัดมากกว่าเลเซอร์จำนวนมากในแง่ของกำลังเฉลี่ย โดยเฉพาะอย่างยิ่งกำลังสูงสุด แต่สามารถใช้ร่วมกับเครื่องขยายสัญญาณแบบไฟเบอร์ได้อย่างสะดวก บทความเกี่ยวกับไฟเบอร์เลเซอร์แบบล็อคโหมดให้รายละเอียดเพิ่มเติม

(4) เลเซอร์ไดโอดแบบล็อคโหมดอาจเป็นอุปกรณ์รวมหรือเลเซอร์ไดโอดแบบช่องภายนอก และสามารถล็อคโหมดแบบแอคทีฟ พาสซีฟ หรือแบบผสมได้ โดยทั่วไปแล้ว เลเซอร์ไดโอดแบบล็อคโหมดจะทำงานที่อัตราการเกิดซ้ำของพัลส์สูง (หลายพันเมกะเฮิรตซ์) ที่พลังงานพัลส์ปานกลาง

ออสซิลเลเตอร์เลเซอร์ที่เร็วเป็นพิเศษสามารถเป็นส่วนหนึ่งของระบบเลเซอร์ที่เร็วเป็นพิเศษ ซึ่งอาจรวมถึงเครื่องขยายสัญญาณที่เร็วเป็นพิเศษ (เช่น เครื่องขยายสัญญาณแบบไฟเบอร์ออปติก) เพื่อเพิ่มกำลังสูงสุดและกำลังเอาต์พุตเฉลี่ย