독특한 초고속 레이저 2 부

고유한초고속 레이저2 부

분산 및 펄스 확산 : 그룹 지연 분산
초고파 레이저를 사용할 때 발생하는 가장 어려운 기술적 과제 중 하나는 초기에 방출 된 초-쇼트 펄스의 지속 시간을 유지하는 것입니다.원자 램프. 초고파 펄스는 시간 왜곡에 매우 취약하여 펄스가 더 길어집니다. 초기 펄스 지속 시간이 단축됨에 따라이 효과는 악화됩니다. 초고속 레이저는 지속 시간이 50 초로 펄스를 방출 할 수 있지만, 펄스를 대상 위치로 전송하거나 펄스를 공기를 통해 전송하여 거울과 렌즈를 사용하여 제 시간에 증폭 될 수 있습니다.

이 시간 왜곡은 그룹 지연 분산 (GDD)이라는 측정 값을 사용하여 2 차 분산이라고도합니다. 실제로, 울트라 파트-레이저 펄스의 시간 분포에 영향을 줄 수있는 고차 분산 항이 있지만 실제로는 GDD의 효과를 조사하기에 충분합니다. GDD는 주어진 재료의 두께에 선형으로 비례하는 주파수 의존 값입니다. 렌즈, 윈도우 및 객관적인 구성 요소와 같은 변속기 광학은 일반적으로 양의 GDD 값을 가지고 있으며, 이는 일단 압축 된 펄스가 변속기 광학에 의해 방출 된 것보다 더 긴 맥박 지속 시간을 줄 수 있음을 나타냅니다.레이저 시스템. 더 낮은 주파수 (즉, 더 긴 파장)를 갖는 성분은 더 높은 주파수 (즉, 짧은 파장)를 가진 구성 요소보다 더 빠르게 전파됩니다. 펄스가 점점 더 많은 물질을 통과함에 따라, 펄스의 파장은 계속해서 시간이 계속 확장 될 것이다. 짧은 펄스 지속 시간 및 더 넓은 대역폭의 경우,이 효과는 더 과장되어 심각한 펄스 시간 왜곡을 초래할 수 있습니다.

초고속 레이저 응용 프로그램
분광법
초고속 레이저 소스의 출현 이후 분광기는 주요 응용 분야 중 하나였습니다. 펄스 지속 시간을 펨토초 또는 attoseconds로 줄임으로써, 역사적으로 관찰하기가 불가능한 물리, 화학 및 생물학의 역동적 인 과정이 달성 될 수 있습니다. 주요 과정 중 하나는 원자 운동이며, 원자 운동의 관찰은 광합성 단백질에서 분자 진동, 분자 해리 및 에너지 전달과 같은 기본 과정에 대한 과학적 이해를 향상시켰다.

생체 이미징
피크 파워 초고속 레이저는 비선형 공정을 지원하고 다중 광자 현미경과 같은 생물학적 영상화를위한 해상도를 향상시킵니다. 다중 광자 시스템에서, 생물학적 배지 또는 형광 표적으로부터 비선형 신호를 생성하기 위해, 두 개의 광자는 공간과 시간에 겹쳐 야한다. 이 비선형 메커니즘은 단일 광자 공정에 대한 연구를 전염시키는 배경 형광 신호를 크게 줄임으로써 이미징 분해능을 향상시킨다. 단순화 된 신호 배경이 설명되어 있습니다. 다산 현미경의 더 작은 여기 영역은 또한 광독성을 방지하고 샘플의 손상을 최소화합니다.

그림 1 : 다중 광자 현미경 실험에서 빔 경로의 예제 다이어그램

레이저 재료 처리
Ultrafast 레이저 소스는 또한 울트라 펄스가 재료와 상호 작용하는 독특한 방법으로 인해 레이저 마이크로 머시 닝 및 재료 처리에 혁명을 일으켰습니다. 앞에서 언급 한 바와 같이, LDT를 논의 할 때, 초고파 펄스 지속 시간은 재료의 격자로의 열 확산의 시간 규모보다 빠릅니다. 초고속 레이저는보다 훨씬 작은 열 영향 구역을 생성합니다나노초 펄스 레이저, 절개 손실이 낮아지고 더 정확한 가공을 초래합니다. 이 원리는 또한 초트라 파트 레이저 절단의 정밀도가 증가하면 주변 조직의 손상을 줄이고 레이저 수술 중 환자 경험을 향상시키는 의료 응용에도 적용됩니다.

Attosecond Pulses : 초고속 레이저의 미래
연구가 계속해서 초고속 레이저를 발전함에 따라, 펄스 지속 시간이 짧은 새롭고 개선 된 광원이 개발되고 있습니다. 더 빠른 물리적 과정에 대한 통찰력을 얻기 위해 많은 연구자들은 극한의 자외선 (XUV) 파장 범위에서 약 10-18 초의 아토 초 펄스 생성에 초점을 맞추고 있습니다. Attosecond 펄스는 전자 운동을 추적하고 전자 구조 및 양자 역학에 대한 이해를 향상시킵니다. XUV Attosecond 레이저를 산업 공정으로 통합하면서 아직 상당한 진전을 이루지 못했지만, 분야의 지속적인 연구 및 발전은 Femtosecond 및 Picosecond의 경우와 마찬가지로이 기술을 실험실에서 제조로 밀어 올릴 것입니다.레이저 소스.