Իմպուլսային լազերների ակնարկ

Ընդհանուր տեսքիմպուլսային լազերներ

Ստեղծելու ամենաուղղակի ճանապարհըլազերԻմպուլսների մեթոդը անընդհատ լազերի արտաքին մասում մոդուլյատոր ավելացնելն է: Այս մեթոդը կարող է առաջացնել ամենաարագ պիկոսայրկյանային իմպուլսը, չնայած պարզ է, բայց լույսի էներգիան վատնում է, և գագաթնակետային հզորությունը չի կարող գերազանցել անընդհատ լույսի հզորությունը: Հետևաբար, լազերային իմպուլսներ ստեղծելու ավելի արդյունավետ միջոց է մոդուլյացիան լազերի խոռոչում՝ իմպուլսային շարքի անջատման ժամանակ էներգիա կուտակելով և այն միացման ժամանակ արձակելով: Լազերային խոռոչի մոդուլյացիայի միջոցով իմպուլսներ ստեղծելու համար օգտագործվող չորս տարածված տեխնիկաներն են՝ ուժեղացման փոխարկումը, Q-փոխարկումը (կորստի փոխարկումը), խոռոչի դատարկումը և ռեժիմի արգելափակումը:

Ուժեղացման անջատիչը կարճ իմպուլսներ է առաջացնում՝ պոմպի հզորությունը մոդուլացնելով: Օրինակ, կիսահաղորդչային ուժգնացման անջատիչով լազերները կարող են մի քանի նանովայրկյանից մինչև հարյուր պիկոսայրկյան իմպուլսներ առաջացնել հոսանքի մոդուլյացիայի միջոցով: Չնայած իմպուլսի էներգիան ցածր է, այս մեթոդը շատ ճկուն է, օրինակ՝ կարգավորելի կրկնության հաճախականություն և իմպուլսի լայնություն ապահովելով: 2018 թվականին Տոկիոյի համալսարանի հետազոտողները հայտնեցին ֆեմտովայրկյանային ուժգնացման անջատիչով կիսահաղորդչային լազերի մասին, որը 40-ամյա տեխնիկական խոչընդոտի մեջ առաջընթաց էր ներկայացնում:

Ուժեղ նանովայրկյանային իմպուլսները սովորաբար առաջանում են Q-անջատիչով լազերների կողմից, որոնք ճառագայթվում են խոռոչում մի քանի շրջանաձև պտույտներով, և իմպուլսի էներգիան տատանվում է մի քանի միլիջոուլից մինչև մի քանի ջոուլ՝ կախված համակարգի չափից: Միջին էներգիայի (սովորաբար 1 մկՋ-ից ցածր) պիկոսայրկյանային և ֆեմտովայրկյանային իմպուլսները հիմնականում առաջանում են ռեժիմով կողպված լազերների կողմից: Լազերային ռեզոնատորում կան մեկ կամ մի քանի գերկարճ իմպուլսներ, որոնք անընդհատ ցիկլ են անցկացնում: Յուրաքանչյուր խոռոչի իմպուլս իմպուլս է փոխանցում ելքային միացման հայելու միջով, և վերահղման հաճախականությունը սովորաբար 10 ՄՀց-ից մինչև 100 ԳՀց է: Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս լիովին նորմալ դիսպերսիայով (ANDi) դիսիպատիվ սոլիտոնային ֆեմտովայրկյան:մանրաթելային լազերային սարք, որոնց մեծ մասը կարող է կառուցվել Thorlabs-ի ստանդարտ բաղադրիչների միջոցով (մանրաթել, ոսպնյակ, ամրակ և տեղաշարժի աղյուսակ):

Խոռոչի դատարկման տեխնիկան կարող է օգտագործվել՝Q-միացվող լազերներավելի կարճ իմպուլսներ և ռեժիմով կողպված լազերներ ստանալու համար՝ իմպուլսի էներգիան ավելի ցածր վերահաճախականությամբ մեծացնելու համար։

Ժամանակի և հաճախականության տիրույթի իմպուլսներ
Իմպուլսի գծային ձևը ժամանակի հետ ընդհանուր առմամբ համեմատաբար պարզ է և կարող է արտահայտվել գաուսյան և sech² ֆունկցիաներով: Իմպուլսի ժամանակը (հայտնի է նաև որպես իմպուլսի լայնություն) ամենից հաճախ արտահայտվում է կիսաբարձրության լայնության (FWHM) արժեքով, այսինքն՝ այն լայնությամբ, որի վրա օպտիկական հզորությունը կազմում է գագաթնակետային հզորության առնվազն կեսը. Q-անջատիչով լազերը առաջացնում է նանովայրկյանային կարճ իմպուլսներ՝
Ռեժիմ-կողպված լազերները ստեղծում են գերկարճ իմպուլսներ (USP) տասնյակ պիկոսարկյաններից մինչև ֆեմտովայրկյաններ կարգի: Բարձր արագությամբ էլեկտրոնիկան կարող է չափել միայն մինչև տասնյակ պիկոսարկյաններ, իսկ ավելի կարճ իմպուլսները կարող են չափվել միայն զուտ օպտիկական տեխնոլոգիաներով, ինչպիսիք են ավտոկորելյատորները, FROG-ը և SPIDER-ը: Մինչդեռ նանովայրկյանային կամ ավելի երկար իմպուլսները գրեթե չեն փոխում իրենց իմպուլսի լայնությունը ճանապարհորդության ընթացքում, նույնիսկ երկար հեռավորությունների վրա, գերկարճ իմպուլսների վրա կարող են ազդել մի շարք գործոններ.

Դիսպերսիան կարող է հանգեցնել իմպուլսի մեծ լայնացման, բայց կարող է վերասեղմվել հակառակ դիսպերսիայով։ Հետևյալ դիագրամը ցույց է տալիս, թե ինչպես է Thorlabs ֆեմտովայրկյանային իմպուլսային կոմպրեսորը փոխհատուցում մանրադիտակի դիսպերսիան։

Ոչ գծայինությունը, որպես կանոն, անմիջականորեն չի ազդում իմպուլսի լայնության վրա, բայց այն լայնացնում է թողունակությունը, ինչը իմպուլսն ավելի ենթակա է դարձնում տարածման ընթացքում ցրմանը: Ցանկացած տեսակի մանրաթել, ներառյալ սահմանափակ թողունակությամբ այլ ուժեղացման միջավայրերը, կարող են ազդել թողունակության կամ գերկարճ իմպուլսի ձևի վրա, և թողունակության նվազումը կարող է հանգեցնել ժամանակի լայնացման: Կան նաև դեպքեր, երբ ուժեղ ծլվլացող իմպուլսի իմպուլսի լայնությունը կարճանում է, երբ սպեկտրը նեղանում է: