Talagsaon nga ultrafast laser nga bahin sa duha

Talagsaonultra paspas nga laserikaduhang bahin

Pagkatibulaag ug pagkuyanap sa pulso: Paglangan sa grupo
Usa sa pinakalisud nga teknikal nga mga hagit nga nasugatan sa diha nga ang paggamit sa ultrafast lasers mao ang pagmintinar sa gidugayon sa mga ultra-mubo nga mga pulso nga una nga gipagawas salaser. Ang mga ultrafast nga pulso dali kaayo sa pagtuis sa oras, nga nagpadugay sa mga pulso. Kini nga epekto mograbe samtang ang gidugayon sa inisyal nga pulso mumubo. Samtang ang mga ultrafast nga laser makapagawas ug mga pulso nga adunay gidugayon nga 50 segundos, mahimo kini nga mapadako sa oras pinaagi sa paggamit sa mga salamin ug mga lente aron ipadala ang pulso sa target nga lokasyon, o bisan pa nga ipadala lang ang pulso pinaagi sa hangin.

Kini nga panahon nga pagtuis gikuwenta gamit ang usa ka sukod nga gitawag nga grupo nga nalangan nga pagkatibulaag (GDD), nailhan usab nga ikaduhang-order nga pagkatibulaag. Sa tinuud, adunay mga termino usab nga mas taas nga pagkasunud nga mahimong makaapekto sa pag-apod-apod sa oras sa ultrafart-laser pulses, apan sa praktis, kasagaran igo na aron masusi ang epekto sa GDD. Ang GDD usa ka bili nga nagsalig sa frequency nga linearly proporsyonal sa gibag-on sa usa ka materyal. Ang transmission optics sama sa lens, window, ug object nga mga sangkap kasagaran adunay positibo nga mga kantidad sa GDD, nga nagpakita nga sa higayon nga ang mga compressed pulses makahatag sa transmission optics og mas taas nga gidugayon sa pulso kaysa sa gipagawas samga sistema sa laser. Ang mga component nga adunay mas ubos nga frequency (ie, mas taas nga wavelength) mas paspas kay sa mga component nga adunay mas taas nga frequency (ie, mas mubo nga wavelength). Samtang ang pulso moagi sa dugang ug mas daghang butang, ang wavelength sa pulso magpadayon sa pagpalapad ug dugang pa sa panahon. Alang sa mas mubo nga gidugayon sa pulso, ug busa mas lapad nga mga bandwidth, kini nga epekto mas gipasobrahan ug mahimong moresulta sa mahinungdanon nga pagtuis sa oras sa pulso.

Ultrapaspas nga mga aplikasyon sa laser
spectroscopy
Sukad sa pag-abut sa ultrafast nga mga gigikanan sa laser, ang spectroscopy usa sa ilang mga nag-unang lugar nga aplikasyon. Pinaagi sa pagkunhod sa gidugayon sa pulso ngadto sa mga femtosecond o bisan sa attosecond, ang mga dinamikong proseso sa physics, chemistry ug biology nga sa kasaysayan imposible nga maobserbahan mahimo na nga makab-ot. Usa sa mga yawe nga proseso mao ang atomic motion, ug ang obserbasyon sa atomic motion nakapauswag sa siyentipikong pagsabot sa sukaranang mga proseso sama sa molecular vibration, molekular dissociation ug energy transfer sa photosynthetic proteins.

bioimaging
Ang peak-power ultrafast lasers nagsuporta sa nonlinear nga mga proseso ug nagpauswag sa resolusyon alang sa biological imaging, sama sa multi-photon microscopy. Sa usa ka multi-photon system, aron makamugna og nonlinear signal gikan sa biological medium o fluorescent nga target, duha ka photon ang kinahanglang magsapaw sa wanang ug oras. Kini nga nonlinear nga mekanismo nagpauswag sa resolusyon sa imaging pinaagi sa kamahinungdanon nga pagkunhod sa mga signal sa fluorescence sa background nga nagsakit sa mga pagtuon sa mga proseso sa single-photon. Ang gipasimple nga background sa signal gihulagway. Ang mas gamay nga excitation nga rehiyon sa multiphoton microscope makapugong usab sa phototoxicity ug makapamenos sa kadaot sa sample.

Figure 1: Usa ka pananglitan nga diagram sa usa ka agianan sa sinag sa usa ka eksperimento sa multi-photon microscope

Pagproseso sa materyal sa laser
Ang ultrafast nga mga tinubdan sa laser nagbag-o usab sa laser micromachining ug pagproseso sa materyal tungod sa talagsaon nga paagi nga ang mga ultrashort pulses nakig-uban sa mga materyales. Sama sa gihisgutan sa sayo pa, sa dihang naghisgot sa LDT, ang ultrafast nga gidugayon sa pulso mas paspas kay sa time scale sa heat diffusion ngadto sa lattice sa materyal. Ang mga ultrafast nga laser makahimo og mas gamay nga lugar nga apektado sa init kaysananosecond pulsed lasers, nga miresulta sa ubos nga mga pagkawala sa incision ug mas tukma nga machining. Kini nga prinsipyo magamit usab sa medikal nga mga aplikasyon, diin ang dugang nga katukma sa ultrafart-laser cutting makatabang sa pagpakunhod sa kadaot sa palibot nga tissue ug pagpalambo sa pasyente nga kasinatian sa panahon sa laser surgery.

Attosecond pulses: ang kaugmaon sa ultrafast lasers
Samtang ang panukiduki nagpadayon sa pag-uswag sa mga ultrafast nga laser, ang bag-o ug gipaayo nga mga tinubdan sa kahayag nga adunay mas mubo nga gidugayon sa pulso gipalambo. Aron makakuha og panabut sa mas paspas nga pisikal nga mga proseso, daghang mga tigdukiduki ang nagpunting sa pagmugna sa attosecond pulses - mga 10-18 s sa grabeng ultraviolet (XUV) wavelength range. Ang Attosecond pulses nagtugot sa pagsubay sa electron motion ug pagpalambo sa atong pagsabot sa electronic structure ug quantum mechanics. Samtang ang integrasyon sa XUV attosecond lasers ngadto sa industriyal nga mga proseso wala pa makahimo og mahinungdanong pag-uswag, ang padayon nga panukiduki ug pag-uswag sa natad halos siguradong magduso niini nga teknolohiya gikan sa lab ug ngadto sa manufacturing, sama sa nahitabo sa femtosecond ug picosecondmga tinubdan sa laser.