Եզակի գերարագ լազերային մաս երկրորդ

Եզակիգերարագ լազերերկրորդ մաս

Դիսպերսիա և իմպուլսի տարածում. Խմբային ուշացման դիսպերսիա
Գերարագ լազերների օգտագործման ամենաբարդ տեխնիկական խնդիրներից մեկը սկզբնապես ճառագայթված գերկարճ իմպուլսների տևողության պահպանումն է։լազերԳերարագ իմպուլսները շատ ենթակա են ժամանակի աղավաղմանը, ինչը իմպուլսները դարձնում է ավելի երկար։ Այս ազդեցությունը վատանում է սկզբնական իմպուլսի տևողության կրճատմանը զուգընթաց։ Մինչդեռ գերարագ լազերները կարող են արձակել 50 վայրկյան տևողությամբ իմպուլսներ, դրանք կարող են ժամանակի ընթացքում ուժեղացվել՝ օգտագործելով հայելիներ և ոսպնյակներ՝ իմպուլսը թիրախային վայր փոխանցելու համար, կամ նույնիսկ պարզապես իմպուլսը օդի միջոցով փոխանցելու միջոցով։

Այս ժամանակային աղավաղումը քանակականացվում է խմբային ուշացած դիսպերսիա (ԽՈւԴ) կոչվող չափանիշի միջոցով, որը հայտնի է նաև որպես երկրորդ կարգի դիսպերսիա: Իրականում, կան նաև ավելի բարձր կարգի դիսպերսիաների տերմիններ, որոնք կարող են ազդել ուլտրաֆարտ լազերային իմպուլսների ժամանակային բաշխման վրա, բայց գործնականում սովորաբար բավարար է պարզապես ուսումնասիրել ԽՈւԴ-ի ազդեցությունը: ԽՈւԴ-ն հաճախականությունից կախված արժեք է, որը գծայինորեն համեմատական ​​է տվյալ նյութի հաստությանը: Փոխանցող օպտիկան, ինչպիսիք են ոսպնյակը, պատուհանը և օբյեկտիվը, սովորաբար ունեն դրական ԽՈւԴ արժեքներ, ինչը ցույց է տալիս, որ մեկ անգամ սեղմված իմպուլսները կարող են փոխանցող օպտիկային տալ ավելի երկար իմպուլսի տևողություն, քան արձակվածները:լազերային համակարգերԱվելի ցածր հաճախականություններ ունեցող բաղադրիչները (այսինքն՝ ավելի երկար ալիքի երկարություններ) ավելի արագ են տարածվում, քան բարձր հաճախականություններ ունեցող բաղադրիչները (այսինքն՝ ավելի կարճ ալիքի երկարություններ): Քանի որ իմպուլսն անցնում է ավելի ու ավելի շատ նյութի միջով, իմպուլսի ալիքի երկարությունը կշարունակի ավելի ու ավելի երկար ձգվել ժամանակի ընթացքում: Ավելի կարճ իմպուլսային տևողությունների և, հետևաբար, ավելի լայն թողունակության դեպքում այս էֆեկտն ավելի է չափազանցվում և կարող է հանգեցնել իմպուլսի ժամանակի զգալի աղավաղման:

Գերարագ լազերային կիրառություններ
սպեկտրոսկոպիա
Գերարագ լազերային աղբյուրների ի հայտ գալուց ի վեր, սպեկտրոսկոպիան եղել է դրանց հիմնական կիրառման ոլորտներից մեկը։ Իմպուլսի տևողությունը ֆեմտովայրկյանների կամ նույնիսկ ատտովայրկյանների կրճատելով՝ այժմ կարելի է հասնել ֆիզիկայի, քիմիայի և կենսաբանության դինամիկ գործընթացների, որոնք պատմականորեն անհնար էին դիտարկել։ Հիմնական գործընթացներից մեկը ատոմային շարժումն է, և ատոմային շարժման դիտարկումը բարելավել է ֆոտոսինթետիկ սպիտակուցներում մոլեկուլային տատանումների, մոլեկուլային դիսոցիացիայի և էներգիայի փոխանցման նման հիմնարար գործընթացների գիտական ​​​​հասկացողությունը։

կենսաբանական պատկերացում
Գագաթնակետային հզորության գերարագ լազերները աջակցում են ոչ գծային գործընթացներին և բարելավում են կենսաբանական պատկերման, օրինակ՝ բազմաֆոտոնային մանրադիտակի, լուծաչափը։ Բազմաֆոտոնային համակարգում, կենսաբանական միջավայրից կամ ֆլուորեսցենտային թիրախից ոչ գծային ազդանշան ստեղծելու համար, երկու ֆոտոնները պետք է համընկնեն տարածության և ժամանակի մեջ։ Այս ոչ գծային մեխանիզմը բարելավում է պատկերման լուծաչափը՝ զգալիորեն նվազեցնելով ֆոնային ֆլուորեսցենտային ազդանշանները, որոնք խանգարում են միաֆոտոնային պրոցեսների ուսումնասիրություններին։ Պատկերված է պարզեցված ազդանշանային ֆոնը։ Բազմաֆոտոնային մանրադիտակի ավելի փոքր գրգռման շրջանը նաև կանխում է լուսաթունավորությունը և նվազագույնի է հասցնում նմուշին հասցված վնասը։

Նկար 1. Բազմաֆոտոնային մանրադիտակի փորձի ժամանակ ճառագայթային հետագծի օրինակելի դիագրամ

Լազերային նյութերի մշակում
Գերարագ լազերային աղբյուրները նույնպես հեղափոխություն են մտցրել լազերային միկրոմեքենայացման և նյութերի մշակման մեջ՝ շնորհիվ գերկարճ իմպուլսների նյութերի հետ փոխազդեցության յուրահատուկ եղանակի։ Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, LDT-ի քննարկման ժամանակ գերարագ իմպուլսի տևողությունը ավելի արագ է, քան նյութի ցանցի մեջ ջերմության տարածման ժամանակային մասշտաբը։ Գերարագ լազերները ստեղծում են շատ ավելի փոքր ջերմային ազդեցության գոտի, քան...նանովայրկյանային իմպուլսային լազերներ, ինչը հանգեցնում է կտրվածքի կորուստների նվազմանը և ավելի ճշգրիտ մեխանիկական մշակմանը: Այս սկզբունքը կիրառելի է նաև բժշկական կիրառություններում, որտեղ ուլտրաֆարտ-լազերային կտրման ճշգրտության բարձրացումը նպաստում է շրջակա հյուսվածքների վնասման նվազեցմանը և բարելավում է հիվանդի փորձը լազերային վիրահատության ընթացքում:

Ատտովայրկյանային իմպուլսներ՝ գերարագ լազերների ապագան
Քանի որ հետազոտությունները շարունակում են զարգացնել գերարագ լազերները, մշակվում են նոր և բարելավված լույսի աղբյուրներ՝ ավելի կարճ իմպուլսային տևողությամբ: Ավելի արագ ֆիզիկական պրոցեսների վերաբերյալ պատկերացում կազմելու համար շատ հետազոտողներ կենտրոնանում են ատոսայրկյանային իմպուլսների առաջացման վրա՝ մոտ 10-18 վրկ ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն (XUV) ալիքի երկարության տիրույթում: Ատոսայրկյանային իմպուլսները թույլ են տալիս հետևել էլեկտրոնների շարժմանը և բարելավել էլեկտրոնային կառուցվածքի և քվանտային մեխանիկայի մեր ըմբռնումը: Չնայած XUV ատոսայրկյանային լազերների ինտեգրումը արդյունաբերական գործընթացներում դեռևս զգալի առաջընթաց չի գրանցել, ոլորտում շարունակական հետազոտություններն ու առաջընթացները գրեթե անկասկած այս տեխնոլոգիան դուրս կբերեն լաբորատորիայից և կներդնեն արտադրություն, ինչպես դա եղել է ֆեմտովայրկյանային և պիկովայրկյանային լազերների դեպքում:լազերային աղբյուրներ.