De meest directe manier om laserpulsen te genereren is door een modulator buiten de continue laser toe te voegen.Het verspilt lichtenergie en het piekvermogen kan niet hoger zijn dan het continue lichtvermogen.Daarom is een efficiëntere manier om laserpulsen te genereren het moduleren van de laserholte, het opslaan van energie in de off-tijd van de puls trein en het vrijgeven in de on-time.De vergelijking van de twee methoden is als volgt::
De vier meest gebruikte technieken voor het genereren van pulsen door middel van laserholte modulatie zijn gain switching, Q-switching (loss switching), holte leegmaken en mode-locking.
De versterkingsschakelaar genereert korte pulsen door het pompvermogen te moduleren.Halvegeleider gain-switched lasers kunnen pulsen genereren die variëren van een paar nanoseconden tot honderd picoseconden door middel van stroommodulatieHoewel de pulsenergie laag is, is deze methode zeer flexibel, zoals het bieden van een verstelbare herhalingsfrequentie en pulsbreedte.
Sterke nanoseconde pulsen worden meestal gegenereerd door Q-geschakelde lasers.en de energie van de puls varieert van een paar millijoules tot enkele joules, die specifiek verband houdt met de grootte van het systeem.
"Technologie" voor het "ontwikkelen" of "ontwikkelen" van "technologieën" voor de "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling", "ontwikkeling",Er zijn een of meer ultrakorte pulsen in continue cycli binnen de laserresonantieholteElke keer dat de holtepuls door de uitgangsspiegelspiegel gaat, zendt hij één puls uit, en de herhalingsfrequentie ligt over het algemeen tussen 10 MHz en 100 GHz.De volgende figuur toont een volledig normale dispersies (ANDi) dissipatieve soliton femtoseconde glasvezellaserDe overgrote meerderheid kan worden gebouwd met behulp van standaardcomponenten van Thorlabs (vezel, lens, montagezitting en verplaatsingsstadium).
De technologie van de holteventilatie kan niet alleen worden toegepast op Q-geschakelde lasers om kortere pulsen te verkrijgen, maar ook op modusgesloten lasers om de pulsenergie te verhogen met een lagere herhalingsfrequentie.
Impulsen in tijds- en frequentiedomeinen
De lineaire vorm van een puls die met de tijd varieert, is over het algemeen eenvoudig en kan worden weergegeven door Gaussische en sech2-functies.Pulstijd (ook bekend als pulsbreedte) wordt meestal uitgedrukt door de waarde van de halve hoogtebreedte (FWHM), die de breedte is over welke het optische vermogen ten minste de helft van het piekvermogen bedraagt.en ultra-korte pulsen (USP) van tientallen picoseconden tot femtoseconden worden geproduceerd door modusgesloten lasers. Hoog snelheidselektronica kan slechts pulsen van tientallen picoseconden op zijn snelst meten. Kortere pulsen kunnen alleen met behulp van zuivere optische technieken worden gemeten, zoals autocorrelatoren, FROG en SPIDER.
Als de pulsvorm bekend is, wordt de relatie tussen de pulsenergie (Ep), het piekvermogen (Pp) en de pulsbreedte (tp) berekend volgens de volgende formule:
Onder hen is fs een coëfficiënt gerelateerd aan de pulsvorm, ongeveer 0,94 voor Gauss-pulsen en ongeveer 0,88 voor sech2-pulsen, maar in het algemeen wordt het ongeveer berekend als 1.
Als de bandbreedte klein is, worden de golflengte en frequentiebandbreedte omgezet met behulp van de volgende formule:waarbij λ en ν respectievelijk de centrale golflengte en de frequentie zijn, en Δλ en Δν zijn respectievelijk de bandbreedten uitgedrukt in golflengte en frequentie.
Bandbreedtebeperkingspuls
Voor een specifieke pulsvorm is de spectrale breedte van de puls het kleinste wanneer er geen piep is.Het product van zijn pulstijd en frequentiebandbreedte is een constanteDe tijdsbandbreedteproducten van de bandbreedtebeperkte Gauss- en sech2-impulsen zijn ongeveer 0,441 en 0,0.315Op basis hiervan kan ook de chirphoeveelheid van de werkelijke puls en de cumulatieve groepsvertraging worden berekend.
Bijvoorbeeld, de bandbreedte van een 10 fs puls moet ten minste in de orde van 30 THz zijn,Terwijl de bandbreedte van een attoseconde puls nog groter is, en de middenfrequentie moet veel hoger zijn dan elke zichtbare lichtfrequentie.
Factoren die van invloed zijn op de breedte van de pols
Hoewel de pulsbreedte van nanoseconde of langere pulsen tijdens de verspreiding nauwelijks verandert, kunnen ultrakorte pulsen zelfs over lange afstanden door verschillende factoren worden beïnvloed:
Dispersie kan een aanzienlijke uitbreiding van de pols veroorzaken, maar kan opnieuw worden samengeperst met de tegenovergestelde dispersie.De volgende figuur toont het werkingsprincipe diagram van de Thorlabs femtoseconde pulscompressor compenseren voor microscoop dispersies.
Niet-lineariteit heeft over het algemeen geen directe invloed op de breedte van de puls, maar zorgt ervoor dat de bandbreedte wordt verbreed, waardoor de puls gevoeliger wordt voor verspreiding tijdens de verspreiding.
Elk type optische vezels (inclusief andere versterkingsmedia met beperkte bandbreedte) kan de bandbreedte of de vorm van de ultrakorte puls beïnvloeden, en een vermindering van de bandbreedte kan leiden tot een verruiming van de tijd.Er zijn ook gevallen waarin de pulsbreedte van krachtig geritselde pulsen wordt verkort als het spectrum vernauwt.