Եզակի գերարագ լազերային մաս երկրորդ

Յուրահատուկգերարագ լազերմաս երկրորդ

Դիսպերսիա և զարկերակային տարածում. Խմբի հետաձգման ցրում
Ուլտրարագ լազերների օգտագործման ժամանակ հանդիպող ամենադժվար տեխնիկական խնդիրներից մեկը գերարագ լազերների ի սկզբանե արտանետվող գերկարճ իմպուլսների տևողության պահպանումն է։լազերային. Ուլտրաարագ իմպուլսները շատ ենթակա են ժամանակի խեղաթյուրման, ինչը երկարացնում է իմպուլսները: Այս ազդեցությունն ավելի է վատանում, քանի որ նախնական զարկերակի տևողությունը կրճատվում է: Թեև գերարագ լազերները կարող են արձակել 50 վայրկյան տևողությամբ իմպուլսներ, դրանք կարող են ժամանակի ընթացքում ուժեղացնել՝ օգտագործելով հայելիներ և ոսպնյակներ՝ զարկերակը փոխանցելու նպատակակետին, կամ նույնիսկ ուղղակի զարկերակը փոխանցելու օդի միջոցով:

Ժամանակի այս աղավաղումը քանակականացվում է՝ օգտագործելով չափման, որը կոչվում է խմբային հետաձգված ցրում (GDD), որը նաև հայտնի է որպես երկրորդ կարգի ցրում: Իրականում, կան նաև ավելի բարձր կարգի ցրման տերմիններ, որոնք կարող են ազդել ուլտրաֆարտ-լազերային իմպուլսների ժամանակի բաշխման վրա, բայց գործնականում սովորաբար բավարար է միայն GDD-ի ազդեցությունը ուսումնասիրելու համար: GDD-ն հաճախականությունից կախված արժեք է, որը գծային համեմատական ​​է տվյալ նյութի հաստությանը: Փոխանցման օպտիկան, ինչպիսիք են ոսպնյակը, պատուհանը և օբյեկտիվ բաղադրիչները, սովորաբար ունեն դրական GDD արժեքներ, ինչը ցույց է տալիս, որ սեղմված իմպուլսները կարող են փոխանցման օպտիկային ավելի երկար իմպուլսի տևողություն տալ, քան արտանետվողները:լազերային համակարգեր. Ավելի ցածր հաճախականություններով (այսինքն՝ ավելի երկար ալիքների երկարություն) բաղադրիչներն ավելի արագ են տարածվում, քան ավելի բարձր հաճախականություններով (այսինքն՝ ավելի կարճ ալիքների երկարություն) բաղադրիչները։ Քանի որ զարկերակն անցնում է ավելի ու ավելի շատ նյութի միջով, իմպուլսի ալիքի երկարությունը ժամանակի ընթացքում կշարունակի երկարացնել ավելի ու ավելի: Իմպուլսի ավելի կարճ տևողության և, հետևաբար, ավելի լայն թողունակության դեպքում այս էֆեկտը հետագայում չափազանցված է և կարող է հանգեցնել իմպուլսի ժամանակի զգալի խեղաթյուրման:

Գերարագ լազերային կիրառություններ
սպեկտրոսկոպիա
Ուլտրարագ լազերային աղբյուրների հայտնվելուց ի վեր սպեկտրոսկոպիան եղել է դրանց կիրառման հիմնական ոլորտներից մեկը: Նվազեցնելով իմպուլսի տևողությունը ֆեմտովայրկյաններով կամ նույնիսկ ատտովայրկյաններով, այժմ կարելի է հասնել ֆիզիկայի, քիմիայի և կենսաբանության դինամիկ գործընթացներին, որոնք պատմականորեն անհնար էր դիտարկել: Հիմնական գործընթացներից մեկը ատոմային շարժումն է, և ատոմային շարժման դիտարկումը բարելավել է այնպիսի հիմնարար գործընթացների գիտական ​​ըմբռնումը, ինչպիսիք են մոլեկուլային թրթռումը, մոլեկուլային դիսոցիացիան և էներգիայի փոխանցումը ֆոտոսինթետիկ սպիտակուցներում:

կենսապատկերում
Պիկ հզորության ուլտրարագ լազերներն աջակցում են ոչ գծային գործընթացներին և բարելավում են կենսաբանական պատկերների լուծումը, օրինակ՝ բազմաֆոտոնային մանրադիտակը: Բազմաֆոտոնային համակարգում կենսաբանական միջավայրից կամ լյումինեսցենտ թիրախից ոչ գծային ազդանշան առաջացնելու համար երկու ֆոտոն պետք է համընկնեն տարածության և ժամանակի մեջ: Այս ոչ գծային մեխանիզմը բարելավում է պատկերների լուծունակությունը՝ զգալիորեն նվազեցնելով ֆոնային ֆլուորեսցենտային ազդանշանները, որոնք պատուհասում են միաֆոտոնային պրոցեսների ուսումնասիրությանը: Պարզեցված ազդանշանային ֆոնը նկարազարդված է: Բազմաֆոտոնային մանրադիտակի ավելի փոքր գրգռման շրջանը նույնպես կանխում է ֆոտոտոքսիկությունը և նվազագույնի հասցնում նմուշի վնասը:

Նկար 1. Բազմաֆոտոնային մանրադիտակի փորձարկումում ճառագայթի ուղու օրինակ

Լազերային նյութերի մշակում
Գերարագ լազերային աղբյուրները նաև հեղափոխություն են կատարել լազերային միկրոմեքենաների և նյութերի մշակման մեջ՝ շնորհիվ այն յուրահատուկ ձևի, որով գերկարճ իմպուլսները փոխազդում են նյութերի հետ: Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, LDT-ի քննարկման ժամանակ գերարագ իմպուլսի տևողությունը ավելի արագ է, քան նյութի ցանցի մեջ ջերմության տարածման ժամանակային սանդղակը: Գերարագ լազերներն արտադրում են ջերմության ազդեցության տակ գտնվող շատ ավելի փոքր գոտի, քաննանվայրկյան իմպուլսային լազերներ, ինչը հանգեցնում է կտրվածքի ավելի ցածր կորուստների և ավելի ճշգրիտ հաստոցների: Այս սկզբունքը կիրառելի է նաև բժշկական կիրառությունների համար, որտեղ ուլտրաֆարտ-լազերային կտրման բարձր ճշգրտությունը օգնում է նվազեցնել շրջակա հյուսվածքի վնասը և բարելավում է հիվանդի փորձը լազերային վիրահատության ժամանակ:

Attosecond իմպուլսներ. գերարագ լազերների ապագան
Քանի որ հետազոտությունները շարունակվում են գերարագ լազերների առաջխաղացման ուղղությամբ, մշակվում են նոր և կատարելագործված լույսի աղբյուրներ՝ իմպուլսի ավելի կարճ տևողությամբ: Ավելի արագ ֆիզիկական գործընթացների մասին պատկերացում կազմելու համար շատ հետազոտողներ կենտրոնանում են ատտվայրկյանական իմպուլսների առաջացման վրա՝ մոտ 10-18 վրկ ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն (XUV) ալիքի երկարության միջակայքում: Attosecond իմպուլսները թույլ են տալիս հետևել էլեկտրոնների շարժմանը և բարելավել էլեկտրոնային կառուցվածքի և քվանտային մեխանիկայի մեր պատկերացումները: Թեև XUV ատտովայրկյան լազերների ինտեգրումը արդյունաբերական գործընթացներին դեռևս պետք է զգալի առաջընթաց գրանցի, ոլորտում շարունակվող հետազոտություններն ու առաջընթացը գրեթե անկասկած այս տեխնոլոգիան դուրս կբերեն լաբորատորիայից և դեպի արտադրություն, ինչպես դա եղել է ֆեմտովայրկյանում և պիկովայրկյանում:լազերային աղբյուրներ.