Իմպուլսային լազերների ակնարկ

ակնարկիմպուլսային լազերներ

Գեներացման ամենաուղիղ ձևըլազերայինիմպուլսները շարունակական լազերի արտաքին մասում մոդուլատոր ավելացնելն է: Այս մեթոդը կարող է արտադրել ամենաարագ picosecond իմպուլսը, թեև պարզ է, բայց վատնում է լույսի էներգիան և առավելագույն հզորությունը չի կարող գերազանցել շարունակական լույսի հզորությունը: Հետևաբար, լազերային իմպուլսներ առաջացնելու ավելի արդյունավետ միջոցը լազերային խոռոչում մոդուլավորելն է, էներգիան պահելով իմպուլսային գնացքից դուրս ժամանակին և ազատելով այն ժամանակին: Լազերային խոռոչի մոդուլյացիայի միջոցով իմպուլսներ ստեղծելու համար օգտագործվող չորս ընդհանուր տեխնիկան են՝ ձեռքի անջատումը, Q-անջատումը (կորստի միացում), խոռոչի դատարկումը և ռեժիմի կողպումը:

Գազի անջատիչը կարճ իմպուլսներ է առաջացնում՝ մոդուլավորելով պոմպի հզորությունը: Օրինակ, կիսահաղորդչային շահույթով անջատվող լազերները կարող են առաջացնել իմպուլսներ մի քանի նանվայրկյանից մինչև հարյուր պիկովայրկյան ընթացիկ մոդուլյացիայի միջոցով: Չնայած իմպուլսի էներգիան ցածր է, այս մեթոդը շատ ճկուն է, օրինակ՝ ապահովելով կարգավորելի կրկնությունների հաճախականությունը և զարկերակային լայնությունը: 2018-ին Տոկիոյի համալսարանի հետազոտողները զեկուցել են ֆեմտովայրկյանական բարձրացումով կիսահաղորդչային լազերի մասին, որը բեկում է ներկայացնում 40-ամյա տեխնիկական խցանման մեջ:

Ուժեղ նանվայրկյանական իմպուլսները սովորաբար առաջանում են Q-անջատող լազերների միջոցով, որոնք արտանետվում են խոռոչի մեջ մի քանի շրջանաձև պտույտների ժամանակ, իսկ իմպուլսի էներգիան մի քանի միլիջոուլից մինչև մի քանի ջոուլ է, կախված համակարգի չափից: Միջին էներգիայի (ընդհանուր առմամբ 1 մՋ-ից ցածր) պիկովայրկյան և ֆեմտովայրկյան իմպուլսները հիմնականում գեներացվում են ռեժիմով կողպված լազերների միջոցով: Լազերային ռեզոնատորում կան մեկ կամ մի քանի գերկարճ իմպուլսներ, որոնք անընդհատ պտտվում են: Յուրաքանչյուր ներխոռոչային իմպուլս փոխանցում է իմպուլս ելքային միացման հայելու միջով, և հաճախականությունը սովորաբար տատանվում է 10 ՄՀց-ից մինչև 100 ԳՀց: Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս լիովին նորմալ դիսպերսիոն (ANDi) ցրող սոլիտոն ֆեմտվայրկյանմանրաթելային լազերային սարք, որոնցից շատերը կարող են կառուցվել Thorlabs-ի ստանդարտ բաղադրիչների միջոցով (մանրաթել, ոսպնյակ, մոնտաժ և տեղաշարժի սեղան):

Խոռոչի դատարկման տեխնիկան կարող է օգտագործվելQ-անջատված լազերներստանալ ավելի կարճ իմպուլսներ և ռեժիմով կողպված լազերներ՝ ավելի ցածր հաճախականությամբ իմպուլսային էներգիան ավելացնելու համար:

Ժամանակի տիրույթի և հաճախականության տիրույթի իմպուլսներ
Զարկերակի գծային ձևը ժամանակի հետ ընդհանուր առմամբ համեմատաբար պարզ է և կարող է արտահայտվել Գաուսի և sech² ֆունկցիաներով: Զարկերակային ժամանակը (նաև հայտնի է որպես զարկերակային լայնություն) ամենից հաճախ արտահայտվում է կես բարձրության լայնության (FWHM) արժեքով, այսինքն՝ լայնությամբ, որի վրայով օպտիկական հզորությունը գագաթնակետային հզորության առնվազն կեսն է. Q-անջատված լազերը ստեղծում է նանովայրկյան կարճ իմպուլսներ
Ռեժիմով կողպված լազերներն արտադրում են ծայրահեղ կարճ իմպուլսներ (USP) տասնյակ պիկովայրկյաններից մինչև ֆեմտովայրկյանների կարգի: Բարձր արագությամբ էլեկտրոնիկան կարող է չափել մինչև տասնյակ պիկովայրկյան, իսկ ավելի կարճ իմպուլսները կարող են չափվել միայն զուտ օպտիկական տեխնոլոգիաներով, ինչպիսիք են ավտոկորելատորները, FROG-ը և SPIDER-ը: Թեև նանովայրկյան կամ ավելի երկար իմպուլսները գրեթե չեն փոխում իրենց զարկերակային լայնությունը, նույնիսկ երկար հեռավորությունների վրա, ծայրահեղ կարճ իմպուլսների վրա կարող են ազդել մի շարք գործոններ.

Դիսպերսիան կարող է հանգեցնել մեծ զարկերակի լայնացման, բայց կարող է նորից սեղմվել հակառակ ցրման միջոցով: Հետևյալ դիագրամը ցույց է տալիս, թե ինչպես է Thorlabs ֆեմտովայրկյան զարկերակային կոմպրեսորը փոխհատուցում մանրադիտակի ցրումը:

Ոչ գծայինությունը սովորաբար ուղղակիորեն չի ազդում իմպուլսի լայնության վրա, սակայն այն մեծացնում է թողունակությունը՝ տարածման ընթացքում զարկերակը դարձնելով ավելի ենթակա ցրման: Ցանկացած տեսակի մանրաթել, ներառյալ սահմանափակ թողունակություն ունեցող այլ միջոցներ, կարող են ազդել թողունակության կամ ծայրահեղ կարճ իմպուլսի ձևի վրա, և թողունակության նվազումը կարող է հանգեցնել ժամանակի ընդլայնման. Կան նաև դեպքեր, երբ ուժեղ ծլվլվող զարկերակի լայնությունը կարճանում է, երբ սպեկտրը նեղանում է: