เลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษคืออะไร

ก. แนวคิดเกี่ยวกับเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษ

เลเซอร์อัลตร้าฟาสต์โดยทั่วไปหมายถึงเลเซอร์แบบล็อกโหมดที่ใช้ปล่อยพัลส์สั้นมาก เช่น พัลส์ที่มีความยาวระดับเฟมโตวินาทีหรือพิโควินาที ชื่อที่ถูกต้องกว่าคือเลเซอร์พัลส์สั้นมาก เลเซอร์พัลส์สั้นมากนั้นเกือบจะเป็นเลเซอร์แบบล็อกโหมด แต่ผลของการสลับเกนก็สามารถสร้างพัลส์สั้นมากได้เช่นกัน

ข. ประเภทของเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษ

1. เลเซอร์ไทเทเนียม-แซฟไฟร์ ซึ่งโดยทั่วไปใช้เลนส์เคอร์แบบล็อกโหมด สามารถสร้างพัลส์ที่มีความยาวสั้นได้ถึงประมาณ 5 เฟมโตวินาที กำลังเอาต์พุตเฉลี่ยโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณไม่กี่ร้อยมิลลิวัตต์ โดยมีอัตราการทำซ้ำของพัลส์ประมาณ 80 เมกะเฮิร์ตซ์ และความยาวพัลส์หลายสิบเฟมโตวินาทีหรือน้อยกว่านั้น ส่งผลให้มีกำลังสูงสุดที่สูงมาก แต่เลเซอร์ไทเทเนียม-แซฟไฟร์จำเป็นต้องใช้แสงปั๊มจากเลเซอร์แสงสีเขียวบางชนิด ซึ่งทำให้มีความซับซ้อนและมีราคาแพงกว่า

2. เลเซอร์แบบใช้ไดโอดเป็นแหล่งกำเนิดแสงมีหลายชนิด เช่น เลเซอร์ที่เจือด้วยอิตเทอร์เบียม (ผลึกหรือแก้ว) หรือเลเซอร์ที่เจือด้วยโครเมียม ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้การล็อกโหมดแบบพาสซีฟ SESAM แม้ว่าระยะเวลาของพัลส์ของเลเซอร์แบบใช้ไดโอดจะไม่สั้นเท่ากับระยะเวลาของพัลส์ของเลเซอร์ไทเทเนียม-แซฟไฟร์ แต่เลเซอร์แบบใช้ไดโอดสามารถครอบคลุมช่วงพารามิเตอร์ที่กว้างในแง่ของระยะเวลาของพัลส์ อัตราการทำซ้ำของพัลส์ และกำลังเฉลี่ย (ดูด้านล่าง)

3. เลเซอร์ไฟเบอร์ที่ใช้ใยแก้วที่เจือด้วยธาตุหายากก็สามารถล็อกโหมดได้แบบพาสซีฟเช่นกัน ตัวอย่างเช่น โดยใช้การหมุนโพลาไรเซชันแบบไม่เชิงเส้นหรือ SESAM เลเซอร์ชนิดนี้มีข้อจำกัดมากกว่าเลเซอร์แบบดั้งเดิมในแง่ของกำลังเฉลี่ย โดยเฉพาะกำลังสูงสุด แต่สามารถใช้งานร่วมกับเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ได้อย่างสะดวก บทความเกี่ยวกับเลเซอร์ไฟเบอร์แบบล็อกโหมดให้รายละเอียดเพิ่มเติม

(4) เลเซอร์ไดโอดแบบล็อกโหมดอาจเป็นอุปกรณ์แบบรวมหรือเลเซอร์ไดโอดแบบโพรงภายนอก และสามารถล็อกโหมดแบบแอคทีฟ พาสซีฟ หรือแบบผสมได้ โดยทั่วไป เลเซอร์ไดโอดแบบล็อกโหมดจะทำงานที่อัตราการทำซ้ำพัลส์สูง (หลายพันเมกะเฮิร์ตซ์) ที่พลังงานพัลส์ปานกลาง

ออสซิเลเตอร์เลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษสามารถเป็นส่วนหนึ่งของระบบเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษ ซึ่งอาจรวมถึงเครื่องขยายสัญญาณความเร็วสูงพิเศษ (เช่น เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสง) เพื่อเพิ่มกำลังสูงสุดและกำลังเอาต์พุตเฉลี่ย