لیزرهای فمتوثانیه

لیزر فمتوثانیه ، لیزری است که پالس های نوری با مدت زمان کمتر از 1 ps (pul پالس های فوق کوتاه) منتشر می کند ، یعنی در دامنه ثانیه های femtoseconds (1 fs = 10 =15 ثانیه). بنابراین همچنین در دسته لیزرهای فوق سریع یا لیزرهای پالس فوق کوتاه قرار دارد (که شامل لیزرهای پیکو ثانیه نیز می باشد).

  

تولید چنین پالس های نوری کوتاه (زیر پیکوثانیه) تقریباً همیشه با تکنیک قفل حالت غیرفعال حاصل می شود. این امر منجر به پالس هایی با انرژی پالس متوسط ​​(غالباً در منطقه نانوژول) و میزان تکرار پالس بالا در منطقه مگا هرتز یا گیگاهرتز می شود. انرژی پالس بسیار بالاتر (با سرعت تکرار کمتر) با استفاده از نوعی سیستم تقویت کننده های نوری (am تقویت کننده های فوق سریع) علاوه بر لیزر فمتوثانیه امکان پذیر است.

انواع لیزرهای فمتوثانیه

پالس های فمتوثانیه را می توان با لیزرهای بسیار مختلفی تولید کرد که در ادامه توضیح داده می شود. برخی از این لیزرها لیزرهای صنعتی هستند و برخی دیگر لیزرهای علمی هستند.

لیزرهای فله حالت جامد

لیزرهای حالت جامد حالت حالت قفل منفعل می توانند پالس های فوق کوتاه با کیفیت بالا با مدت زمان معمول بین 30 FS و 30 PS منتشر کنند. لیزرهای مختلف پمپ شده با دیود ، به عنوان مثال بر اساس رسانه های افزایش لیزر دوپد شده با نئودیمیم یا ایتربیم ، در این رژیم کار می کنند ، با متوسط ​​توان خروجی بین 100 مگاوات و 1 ولت در موارد شدید ، تقریباً تا 5 ثانیه

سرعت تکرار پالس در بیشتر موارد بین 50 مگاهرتز و 500 مگاهرتز است ، حتی اگر نسخه های تکرار کم با چند مگا هرتز برای انرژی پالس بالاتر و همچنین لیزرهای مینیاتوری با ده گیگا هرتز وجود دارد.

لیزرهای فیبر

انواع مختلف لیزرهای سریع فیبر ، که در اکثر موارد منفعلاً حالت قفل دارند ، به طور معمول مدت زمان پالس بین 50 تا 500 FS ، سرعت تکرار بین 10 تا 100 مگاهرتز و توان متوسط ​​چند میلی وات را ارائه می دهند. توان و انرژی پالسی به طور قابل ملاحظه ای بالاتر امکان پذیر است ، به عنوان مثال با لیزرهای الیاف نبض کشیده یا لیزرهای سیمیلاریتون یا در ترکیب با تقویت کننده فیبر.

راه حل های تمام الیاف می توانند در تولید انبوه نسبتاً مقرون به صرفه باشند ، اگرچه تلاش لازم برای تولید محصولی با عملکرد بالا و عملکرد قابل اعتماد به دلیل چالش های مختلف فنی - به ویژه کار با غیرخطی های نوری قوی - قابل توجه است.

رنگ لیزر

لیزرهای رنگی قبل از ظهور لیزرهای تیتانیوم-یاقوت کبود در اواخر دهه 1980 بر زمینه تولید نبض فوق کوتاه تسلط داشتند. پهنای باند افزایش آنها اجازه می دهد تا پالس به مدت 10 fs ، و رنگهای مختلف لیزری برای انتشار در طول موج های مختلف ، اغلب در محدوده طیفی قابل مشاهده مناسب هستند. عمدتا به دلیل معایب مرتبط با استفاده از رنگ لیزر و طول عمر محدود رنگ ، از لیزرهای رنگ ثانیه ثانیه دیگر به طور مکرر استفاده نمی شود.

لیزرهای نیمه هادی

برخی از لیزرهای دیود قفل شده در حالت می توانند پالس هایی با مدت زمان فمتوسکند ایجاد کنند. به طور مستقیم در خروجی لیزر ، مدت زمان پالس ها حداقل حداقل چند صد ثانیه ثانیه است ، اما با فشرده سازی پالس خارجی ، می توان مدت زمان پالس بسیار کوتاه تری را به دست آورد. لیزرهای نیمه هادی قفل شده حالت نیز برای سرعتهای تکرار پالس بسیار بالا مناسب هستند ، به عنوان مثال ده ها یا حتی صدها گیگا هرتز. با این حال ، در بیشتر موارد ، انرژی پالس محدود به منطقه پیکوژول است.

همچنین می توان لیزرهای عمودی حفره خارجی را بصورت منفعل قفل کرد (VECSELs). اینها خصوصاً جالب هستند زیرا می توانند ترکیبی از مدت زمان پالس کوتاه ، میزان تکرار پالس بالا و گاهی اوقات متوسط ​​قدرت خروجی بالا را ارائه دهند. انرژی نبض آنها می تواند بسیار بالاتر از لیزرهای دیود ساطع کننده لبه باشد ، اما هنوز هم بسیار کمتر از لیزرهای فله حالت جامد است.

منابع تبدیل شده به فرکانس

برخی از دستگاه های لیزر فمتوسکند دقیقاً فقط یک لیزر فمتوسکند نیستند ، زیرا آنها شامل اجزای اضافی ضروری مانند تقویت کننده نوری یا وسیله ای برای تبدیل فرکانس غیرخطی برای ورود به سایر مناطق طول موج هستند. به عنوان مثال ، برخی از دستگاه ها حاوی یک نوسان ساز نوری پارامتری پمپ شده همزمان هستند که امکان تولید تابش قابل تنظیم با طول موج را فراهم می کند.

انواع دیگر

انواع عجیب و غریب لیزرهای فمتوسکند ، لیزرهای رنگی و لیزرهای الکترون آزاد هستند. دومی می تواند ساخته شود تا پالس های فمتوسکند را حتی به صورت اشعه ایکس منتشر کند.