अद्वितीय अल्ट्राफास्ट लेसर भाग एक

अद्वितीयअल्ट्राफास्ट लेसरपहिला भाग

अल्ट्राफास्टचे अद्वितीय गुणधर्मलेसर
अल्ट्राफास्ट लेसरच्या अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स कालावधीमुळे या प्रणालींना अद्वितीय गुणधर्म मिळतात जे त्यांना दीर्घ-पल्स किंवा सतत-वेव्ह (CW) लेसरपेक्षा वेगळे करतात. अशा लहान पल्स निर्माण करण्यासाठी, विस्तृत स्पेक्ट्रम बँडविड्थ आवश्यक आहे. पल्स आकार आणि मध्यवर्ती तरंगलांबी विशिष्ट कालावधीच्या पल्स निर्माण करण्यासाठी आवश्यक असलेली किमान बँडविड्थ निश्चित करतात. सामान्यतः, हा संबंध वेळ-बँडविड्थ उत्पादन (TBP) च्या संदर्भात वर्णन केला जातो, जो अनिश्चिततेच्या तत्त्वापासून प्राप्त होतो. गॉसियन पल्सचा TBP खालील सूत्राद्वारे दिला जातो: TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ हा पल्स कालावधी आहे आणि Δv हा फ्रिक्वेन्सी बँडविड्थ आहे. थोडक्यात, समीकरण दाखवते की स्पेक्ट्रम बँडविड्थ आणि पल्स कालावधी यांच्यात एक व्यस्त संबंध आहे, म्हणजेच पल्सचा कालावधी कमी होत असताना, त्या पल्स निर्माण करण्यासाठी आवश्यक असलेली बँडविड्थ वाढते. आकृती 1 मध्ये अनेक वेगवेगळ्या पल्स कालावधींना समर्थन देण्यासाठी आवश्यक असलेली किमान बँडविड्थ दर्शविली आहे.

आकृती १: समर्थनासाठी आवश्यक असलेली किमान स्पेक्ट्रल बँडविड्थलेसर पल्स१० ps (हिरवा), ५०० fs (निळा), आणि ५० fs (लाल)

अल्ट्राफास्ट लेसरची तांत्रिक आव्हाने
अल्ट्राफास्ट लेसरची विस्तृत स्पेक्ट्रल बँडविड्थ, पीक पॉवर आणि कमी पल्स कालावधी तुमच्या सिस्टममध्ये योग्यरित्या व्यवस्थापित करणे आवश्यक आहे. बहुतेकदा, या आव्हानांवर सर्वात सोपा उपाय म्हणजे लेसरचे विस्तृत स्पेक्ट्रम आउटपुट. जर तुम्ही पूर्वी प्रामुख्याने लांब पल्स किंवा सतत-वेव्ह लेसर वापरले असतील, तर तुमच्याकडे असलेल्या ऑप्टिकल घटकांचा साठा अल्ट्राफास्ट पल्सची पूर्ण बँडविड्थ परावर्तित किंवा प्रसारित करण्यास सक्षम नसेल.

लेसर नुकसान थ्रेशोल्ड
पारंपारिक लेसर स्रोतांच्या तुलनेत अल्ट्राफास्ट ऑप्टिक्समध्ये लेसर डॅमेज थ्रेशोल्ड (LDT) लक्षणीयरीत्या वेगळे आणि नेव्हिगेट करणे अधिक कठीण असते. जेव्हा ऑप्टिक्स प्रदान केले जातातनॅनोसेकंद स्पंदित लेसर, LDT मूल्ये सहसा 5-10 J/cm2 च्या क्रमाने असतात. अल्ट्राफास्ट ऑप्टिक्ससाठी, या परिमाणाची मूल्ये जवळजवळ ऐकली जात नाहीत, कारण LDT मूल्ये <1 J/cm2 च्या क्रमाने असण्याची शक्यता जास्त असते, सहसा 0.3 J/cm2 च्या जवळ. वेगवेगळ्या पल्स कालावधी अंतर्गत LDT मोठेपणातील महत्त्वपूर्ण फरक हा पल्स कालावधीवर आधारित लेसर नुकसान यंत्रणेचा परिणाम आहे. नॅनोसेकंद लेसर किंवा त्याहून अधिक काळासाठीस्पंदित लेसर, नुकसान करणारी मुख्य यंत्रणा म्हणजे थर्मल हीटिंग. चे कोटिंग आणि सब्सट्रेट मटेरियलऑप्टिकल उपकरणेआपाती फोटॉन शोषून घेतात आणि त्यांना गरम करतात. यामुळे पदार्थाच्या क्रिस्टल जाळीचे विकृतीकरण होऊ शकते. थर्मल विस्तार, क्रॅकिंग, वितळणे आणि जाळीचा ताण ही या पदार्थांच्या सामान्य थर्मल नुकसान यंत्रणा आहेत.लेसर स्रोत.

तथापि, अल्ट्राफास्ट लेसरसाठी, पल्स कालावधी स्वतः लेसरपासून मटेरियल लॅटिसमध्ये उष्णता हस्तांतरणाच्या वेळेच्या प्रमाणात जास्त असतो, म्हणून थर्मल इफेक्ट लेसर-प्रेरित नुकसानाचे मुख्य कारण नाही. त्याऐवजी, अल्ट्राफास्ट लेसरची पीक पॉवर नुकसान यंत्रणेला मल्टी-फोटॉन शोषण आणि आयनीकरण सारख्या नॉनलाइनर प्रक्रियांमध्ये रूपांतरित करते. म्हणूनच नॅनोसेकंद पल्सचे LDT रेटिंग अल्ट्राफास्ट पल्सच्या रेटिंगपर्यंत मर्यादित करणे शक्य नाही, कारण नुकसानाची भौतिक यंत्रणा वेगळी आहे. म्हणून, वापराच्या समान परिस्थितीत (उदा., तरंगलांबी, पल्स कालावधी आणि पुनरावृत्ती दर), पुरेसे उच्च LDT रेटिंग असलेले ऑप्टिकल डिव्हाइस तुमच्या विशिष्ट अनुप्रयोगासाठी सर्वोत्तम ऑप्टिकल डिव्हाइस असेल. वेगवेगळ्या परिस्थितीत चाचणी केलेले ऑप्टिक्स सिस्टममधील समान ऑप्टिक्सच्या वास्तविक कामगिरीचे प्रतिनिधित्व करत नाहीत.

आकृती १: वेगवेगळ्या पल्स कालावधीसह लेसर प्रेरित नुकसानाची यंत्रणा