고유한초고속 레이저1 부
Ultrafast의 독특한 특성레이저
초고속 레이저의 초고준 펄스 지속 시간은 이러한 시스템에 긴 펄스 또는 연속파 (CW) 레이저와 구별되는 고유 한 특성을 제공합니다. 이러한 짧은 펄스를 생성하려면 광범위한 스펙트럼 대역폭이 필요합니다. 펄스 모양과 중앙 파장은 특정 지속 시간의 펄스를 생성하는 데 필요한 최소 대역폭을 결정합니다. 일반적으로,이 관계는 불확실성 원리에서 파생 된 시간 대역폭 제품 (TBP)의 관점에서 설명됩니다. 가우스 펄스의 TBP는 다음 공식에 의해 제공됩니다.
Δτ는 펄스 지속 시간이고 ΔV는 주파수 대역폭입니다. 본질적으로, 방정식은 스펙트럼 대역폭과 펄스 지속 시간 사이에 역 관계가 있음을 보여줍니다. 즉, 펄스 지속 시간이 감소함에 따라 펄스가 증가하는 데 필요한 대역폭이 필요하다는 것을 의미합니다. 그림 1은 여러 다른 펄스 지속 시간을 지원하는 데 필요한 최소 대역폭을 보여줍니다.
그림 1 : 지원하는 데 필요한 최소 스펙트럼 대역폭레이저 펄스10ps (녹색), 500 fs (파란색) 및 50fs (빨간색)
초고속 레이저의 기술적 과제
초고속 레이저의 넓은 스펙트럼 대역폭, 피크 전력 및 짧은 펄스 지속 시간은 시스템에서 올바르게 관리해야합니다. 종종 이러한 과제에 대한 가장 간단한 솔루션 중 하나는 레이저의 광범위한 스펙트럼 출력입니다. 과거에 주로 더 긴 맥박 또는 연속파 레이저를 사용한 경우, 기존의 광학 구성 요소 재고는 초고속 펄스의 전체 대역폭을 반사하거나 전송하지 못할 수 있습니다.
레이저 손상 임계 값
Ultrafast Optics는 또한 더 기존의 레이저 소스와 비교하여 LDT (Laser Damage 임계 값)를 탐색하는 것이 크게 다르고 어렵습니다. 광학이 제공 될 때나노초 펄스 레이저, LDT 값은 일반적으로 5-10 J/CM2의 순서입니다. 초고파 광학의 경우, LDT 값은 <1 J/cm2의 순서에있을 가능성이 높기 때문에이 크기의 값은 실제로 들어 본 적이 없으며, 일반적으로 0.3 j/cm2에 가깝습니다. 상이한 펄스 지속 기간 하에서 LDT 진폭의 상당한 변화는 펄스 지속 시간에 기초한 레이저 손상 메커니즘의 결과이다. 나노초 레이저 이상펄스 레이저, 손상을 일으키는 주요 메커니즘은 열 난방입니다. 코팅 및 기판 재료광학 장치입사 광자를 흡수하고 가열하십시오. 이것은 재료의 크리스탈 격자의 왜곡으로 이어질 수 있습니다. 열 팽창, 균열, 용융 및 격자 변형은 이들의 일반적인 열 손상 메커니즘입니다.레이저 소스.
그러나 초고속 레이저의 경우 펄스 지속 시간 자체는 레이저에서 재료 격자로의 열 전달의 시간 규모보다 빠르므로 열 효과는 레이저로 인한 손상의 주요 원인이 아닙니다. 대신, 초고파 레이저의 피크 전력은 손상 메커니즘을 다중 광자 흡수 및 이온화와 같은 비선형 공정으로 변환합니다. 그렇기 때문에 물리적 손상의 메커니즘이 다르기 때문에 나노초 펄스의 LDT 등급을 초고파 펄스의 LDT 등급을 단순히 좁히는 것이 불가능한 이유입니다. 따라서 동일한 사용 조건 (예 : 파장, 펄스 지속 시간 및 반복 속도)에서 LDT 등급이 충분한 광학 장치가 특정 응용 프로그램에 가장 적합한 광학 장치가됩니다. 다른 조건에서 테스트 된 광학은 시스템에서 동일한 광학의 실제 성능을 나타내지 않습니다.
그림 1 : 레이저의 메커니즘은 다른 펄스 지속 시간으로 손상을 유발했습니다.
후 시간 : Jun-24-2024