ప్రత్యేకమైన అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ పార్ట్ వన్

ప్రత్యేకమైనదిఅల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్మొదటి భాగం

అల్ట్రాఫాస్ట్ యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలులేజర్‌లు
అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌ల యొక్క అల్ట్రా-షార్ట్ పల్స్ వ్యవధి ఈ వ్యవస్థలకు లాంగ్-పల్స్ లేదా కంటిన్యూస్-వేవ్ (CW) లేజర్‌ల నుండి వేరు చేసే ప్రత్యేక లక్షణాలను ఇస్తుంది. అటువంటి చిన్న పల్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి, విస్తృత స్పెక్ట్రమ్ బ్యాండ్‌విడ్త్ అవసరం. పల్స్ ఆకారం మరియు కేంద్ర తరంగదైర్ఘ్యం ఒక నిర్దిష్ట వ్యవధి యొక్క పల్స్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన కనీస బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను నిర్ణయిస్తాయి. సాధారణంగా, ఈ సంబంధం అనిశ్చితి సూత్రం నుండి ఉద్భవించిన టైమ్-బ్యాండ్‌విడ్త్ ఉత్పత్తి (TBP) పరంగా వివరించబడింది. గాస్సియన్ పల్స్ యొక్క TBP కింది సూత్రం ద్వారా ఇవ్వబడింది :TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ అనేది పల్స్ వ్యవధి మరియు Δv అనేది ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌విడ్త్. సారాంశంలో, స్పెక్ట్రం బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు పల్స్ వ్యవధి మధ్య విలోమ సంబంధం ఉందని సమీకరణం చూపిస్తుంది, అంటే పల్స్ వ్యవధి తగ్గినప్పుడు, ఆ పల్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన బ్యాండ్‌విడ్త్ పెరుగుతుంది. చిత్రం 1 అనేక విభిన్న పల్స్ వ్యవధులకు మద్దతు ఇవ్వడానికి అవసరమైన కనీస బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను వివరిస్తుంది.

చిత్రం 1: మద్దతు ఇవ్వడానికి అవసరమైన కనీస స్పెక్ట్రల్ బ్యాండ్‌విడ్త్లేజర్ పల్స్‌లు10 ps (ఆకుపచ్చ), 500 fs (నీలం), మరియు 50 fs (ఎరుపు)

అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌ల సాంకేతిక సవాళ్లు
అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌ల యొక్క వైడ్ స్పెక్ట్రల్ బ్యాండ్‌విడ్త్, పీక్ పవర్ మరియు షార్ట్ పల్స్ వ్యవధిని మీ సిస్టమ్‌లో సరిగ్గా నిర్వహించాలి. తరచుగా, ఈ సవాళ్లకు సరళమైన పరిష్కారాలలో ఒకటి లేజర్‌ల యొక్క బ్రాడ్ స్పెక్ట్రమ్ అవుట్‌పుట్. మీరు గతంలో ప్రధానంగా పొడవైన పల్స్ లేదా నిరంతర-వేవ్ లేజర్‌లను ఉపయోగించినట్లయితే, మీ ప్రస్తుత ఆప్టికల్ భాగాల స్టాక్ అల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్‌ల పూర్తి బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను ప్రతిబింబించలేకపోవచ్చు లేదా ప్రసారం చేయలేకపోవచ్చు.

లేజర్ నష్టం థ్రెషోల్డ్
సాంప్రదాయ లేజర్ వనరులతో పోలిస్తే అల్ట్రాఫాస్ట్ ఆప్టిక్స్ కూడా గణనీయంగా భిన్నమైన మరియు నావిగేట్ చేయడానికి కష్టతరమైన లేజర్ డ్యామేజ్ థ్రెషోల్డ్‌లను (LDT) కలిగి ఉంటుంది. ఆప్టిక్స్ అందించినప్పుడునానోసెకండ్ పల్స్డ్ లేజర్లు, LDT విలువలు సాధారణంగా 5-10 J/cm2 క్రమంలో ఉంటాయి. అల్ట్రాఫాస్ట్ ఆప్టిక్స్ కోసం, ఈ పరిమాణం యొక్క విలువలు ఆచరణాత్మకంగా వినబడవు, ఎందుకంటే LDT విలువలు <1 J/cm2 క్రమంలో ఉండే అవకాశం ఉంది, సాధారణంగా 0.3 J/cm2 కి దగ్గరగా ఉంటుంది. వివిధ పల్స్ వ్యవధుల కింద LDT వ్యాప్తి యొక్క గణనీయమైన వైవిధ్యం పల్స్ వ్యవధుల ఆధారంగా లేజర్ నష్ట యంత్రాంగం యొక్క ఫలితం. నానోసెకండ్ లేజర్‌ల కోసం లేదా అంతకంటే ఎక్కువపల్స్డ్ లేజర్లు, నష్టాన్ని కలిగించే ప్రధాన యంత్రాంగం ఉష్ణ తాపన. పూత మరియు ఉపరితల పదార్థాలుఆప్టికల్ పరికరాలుపతనమైన ఫోటాన్‌లను గ్రహించి వాటిని వేడి చేస్తాయి. ఇది పదార్థం యొక్క క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క వక్రీకరణకు దారితీస్తుంది. ఉష్ణ విస్తరణ, పగుళ్లు, ద్రవీభవన మరియు లాటిస్ స్ట్రెయిన్ అనేవి వీటిలో సాధారణ ఉష్ణ నష్ట విధానాలు.లేజర్ వనరులు.

అయితే, అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌ల కోసం, పల్స్ వ్యవధి లేజర్ నుండి మెటీరియల్ లాటిస్‌కు ఉష్ణ బదిలీ సమయ ప్రమాణం కంటే వేగంగా ఉంటుంది, కాబట్టి లేజర్-ప్రేరిత నష్టానికి ఉష్ణ ప్రభావం ప్రధాన కారణం కాదు. బదులుగా, అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ యొక్క పీక్ పవర్ డ్యామేజ్ మెకానిజమ్‌ను మల్టీ-ఫోటాన్ శోషణ మరియు అయనీకరణ వంటి నాన్‌లీనియర్ ప్రక్రియలుగా మారుస్తుంది. అందుకే నానోసెకండ్ పల్స్ యొక్క LDT రేటింగ్‌ను అల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్‌కు తగ్గించడం సాధ్యం కాదు, ఎందుకంటే నష్టం యొక్క భౌతిక విధానం భిన్నంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, అదే ఉపయోగ పరిస్థితులలో (ఉదా., తరంగదైర్ఘ్యం, పల్స్ వ్యవధి మరియు పునరావృత రేటు), తగినంత అధిక LDT రేటింగ్ ఉన్న ఆప్టికల్ పరికరం మీ నిర్దిష్ట అనువర్తనానికి ఉత్తమ ఆప్టికల్ పరికరం అవుతుంది. వేర్వేరు పరిస్థితులలో పరీక్షించబడిన ఆప్టిక్స్ సిస్టమ్‌లోని ఒకే ఆప్టిక్స్ యొక్క వాస్తవ పనితీరును సూచించవు.

చిత్రం 1: వివిధ పల్స్ వ్యవధులతో లేజర్ ప్రేరిత నష్టం యొక్క విధానాలు