ప్రత్యేకమైన అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ పార్ట్ వన్

విశిష్టమైనదిఅల్ట్రాఫాస్ట్ 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 రూపొందించడానికి, విస్తృత స్పెక్ట్రమ్ బ్యాండ్‌విడ్త్ అవసరం. పల్స్ ఆకారం మరియు కేంద్ర తరంగదైర్ఘ్యం నిర్దిష్ట వ్యవధి యొక్క పప్పులను ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన కనీస బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను నిర్ణయిస్తాయి. సాధారణంగా, ఈ సంబంధం టైమ్-బ్యాండ్‌విడ్త్ ఉత్పత్తి (TBP) పరంగా వివరించబడింది, ఇది అనిశ్చితి సూత్రం నుండి ఉద్భవించింది. గాస్సియన్ పల్స్ యొక్క TBP క్రింది సూత్రం ద్వారా ఇవ్వబడింది:TBPGaussian=ΔτΔν≈0.441
Δτ అనేది పల్స్ వ్యవధి మరియు Δv అనేది ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌విడ్త్. సారాంశంలో, సమీకరణం స్పెక్ట్రమ్ బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు పల్స్ వ్యవధి మధ్య విలోమ సంబంధం ఉందని చూపిస్తుంది, అంటే పల్స్ యొక్క వ్యవధి తగ్గినప్పుడు, ఆ పల్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి అవసరమైన బ్యాండ్‌విడ్త్ పెరుగుతుంది. అనేక విభిన్న పల్స్ వ్యవధులకు మద్దతు ఇవ్వడానికి అవసరమైన కనీస బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను మూర్తి 1 వివరిస్తుంది.

మూర్తి 1: సపోర్ట్ చేయడానికి కనీస స్పెక్ట్రల్ బ్యాండ్‌విడ్త్ అవసరంలేజర్ పప్పులు10 ps (ఆకుపచ్చ), 500 fs (నీలం) మరియు 50 fs (ఎరుపు)

అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్స్ యొక్క సాంకేతిక సవాళ్లు
అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌ల విస్తృత స్పెక్ట్రల్ బ్యాండ్‌విడ్త్, పీక్ పవర్ మరియు షార్ట్ పల్స్ వ్యవధి మీ సిస్టమ్‌లో తప్పక సరిగ్గా నిర్వహించబడాలి. తరచుగా, ఈ సవాళ్లకు సరళమైన పరిష్కారాలలో ఒకటి లేజర్‌ల యొక్క విస్తృత స్పెక్ట్రం అవుట్‌పుట్. మీరు గతంలో ఎక్కువ పల్స్ లేదా నిరంతర-వేవ్ లేజర్‌లను ప్రధానంగా ఉపయోగించినట్లయితే, మీ ప్రస్తుత ఆప్టికల్ భాగాల స్టాక్ అల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్‌ల పూర్తి బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను ప్రతిబింబించడం లేదా ప్రసారం చేయలేకపోవచ్చు.

లేజర్ నష్టం థ్రెషోల్డ్
అల్ట్రాఫాస్ట్ ఆప్టిక్స్ కూడా చాలా సాంప్రదాయిక లేజర్ మూలాధారాలతో పోల్చితే లేజర్ డ్యామేజ్ థ్రెషోల్డ్‌లను (LDT) నావిగేట్ చేయడంలో చాలా భిన్నమైనది మరియు చాలా కష్టం. ఆప్టిక్స్ అందించబడినప్పుడునానోసెకండ్ పల్సెడ్ లేజర్స్, 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 ఎక్కువగా ఉంటాయి, సాధారణంగా 0.3 J/cm2కి దగ్గరగా ఉంటాయి. వివిధ పల్స్ వ్యవధిలో LDT వ్యాప్తి యొక్క ముఖ్యమైన వైవిధ్యం పల్స్ వ్యవధుల ఆధారంగా లేజర్ డ్యామేజ్ మెకానిజం యొక్క ఫలితం. నానోసెకండ్ లేజర్‌ల కోసం లేదా అంతకంటే ఎక్కువపల్సెడ్ లేజర్స్, నష్టం కలిగించే ప్రధాన యంత్రాంగం థర్మల్ హీటింగ్. యొక్క పూత మరియు ఉపరితల పదార్థాలుఆప్టికల్ పరికరాలుసంఘటన ఫోటాన్‌లను గ్రహించి వాటిని వేడి చేస్తాయి. ఇది పదార్థం యొక్క క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క వక్రీకరణకు దారి తీస్తుంది. థర్మల్ విస్తరణ, పగుళ్లు, ద్రవీభవన మరియు లాటిస్ స్ట్రెయిన్ వీటి యొక్క సాధారణ ఉష్ణ నష్టం విధానాలులేజర్ మూలాలు.

అయినప్పటికీ, అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్‌ల కోసం, పల్స్ వ్యవధి అనేది లేజర్ నుండి మెటీరియల్ లాటిస్‌కి ఉష్ణ బదిలీ సమయ ప్రమాణం కంటే వేగంగా ఉంటుంది, కాబట్టి లేజర్ ప్రేరిత నష్టానికి థర్మల్ ప్రభావం ప్రధాన కారణం కాదు. బదులుగా, అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్ యొక్క పీక్ పవర్ డ్యామేజ్ మెకానిజంను మల్టీ-ఫోటాన్ శోషణ మరియు అయనీకరణం వంటి నాన్ లీనియర్ ప్రక్రియలుగా మారుస్తుంది. అందుకే నానోసెకండ్ పల్స్ యొక్క LDT రేటింగ్‌ను అల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్‌కి తగ్గించడం సాధ్యం కాదు, ఎందుకంటే నష్టం యొక్క భౌతిక విధానం భిన్నంగా ఉంటుంది. కాబట్టి, అదే విధమైన ఉపయోగ పరిస్థితులలో (ఉదా, తరంగదైర్ఘ్యం, పల్స్ వ్యవధి మరియు పునరావృత రేటు), తగినంత అధిక LDT రేటింగ్‌తో ఉన్న ఆప్టికల్ పరికరం మీ నిర్దిష్ట అప్లికేషన్‌కు ఉత్తమ ఆప్టికల్ పరికరంగా ఉంటుంది. వివిధ పరిస్థితులలో పరీక్షించబడిన ఆప్టిక్స్ సిస్టమ్‌లోని అదే ఆప్టిక్స్ యొక్క వాస్తవ పనితీరుకు ప్రాతినిధ్యం వహించవు.

మూర్తి 1: వివిధ పల్స్ వ్యవధులతో లేజర్ ప్రేరిత నష్టం యొక్క మెకానిజమ్స్