Aperçu des lasers pulsés

Vue d'ensemblelasers pulsés

Le moyen le plus direct de générerlaserLes impulsions doivent ajouter un modulateur à l'extérieur du laser continu. Cette méthode peut produire l'impulsion de picoseconde la plus rapide, bien que simple, mais l'énergie de la lumière des déchets et la puissance de pointe ne peuvent pas dépasser la puissance de lumière continue. Par conséquent, un moyen plus efficace de générer des impulsions laser est de moduler dans la cavité laser, de stocker de l'énergie au temps hors temps du train d'impulsions et de le libérer à temps. Les quatre techniques communes utilisées pour générer des impulsions par la modulation de la cavité laser sont la commutation de gain, le changement de Q (commutation de perte), la vidange des cavité et le verrouillage de mode.

L'interrupteur de gain génère des impulsions courtes en modulant la puissance de la pompe. Par exemple, les lasers à commutation du gain semi-conducteur peuvent générer des impulsions de quelques nanosecondes à une centaine de picosecondes par modulation actuelle. Bien que l'énergie d'impulsions soit faible, cette méthode est très flexible, comme fournir une fréquence de répétition réglable et une largeur d'impulsion. En 2018, des chercheurs de l'Université de Tokyo ont signalé un laser semi-conducteur à commutation à commutation du gain, représentant une percée dans un goulot d'étranglement technique de 40 ans.

De fortes impulsions de nanoseconde sont généralement générées par des lasers à commutation Q, qui sont émis dans plusieurs aller-retour dans la cavité, et l'énergie d'impulsion est dans la plage de plusieurs millijoules à plusieurs joules, en fonction de la taille du système. Énergie moyenne (généralement inférieure à 1 μJ) Les impulsions de picoseconde et de clostoseconde sont principalement générées par des lasers verrouillés en mode. Il y a une ou plusieurs impulsions ultra-espèces dans le résonateur laser qui cycle en continu. Chaque impulsion d'intracavité transmet une impulsion à travers le miroir de couplage de sortie, et la réfréquence se situe généralement entre 10 MHz et 100 GHz. La figure ci-dessous montre une dispersion entièrement normale (Andi) Soliton Femtoseconde dissipatifdispositif laser en fibre, dont la plupart peuvent être construits à l'aide de composants standard Thorlabs (fibre, objectif, montage et table de déplacement).

La technique de vidange de la cavité peut être utilisée pourLasers à commutation QPour obtenir des impulsions plus courtes et des lasers verrouillés en mode pour augmenter l'énergie d'impulsions avec une référence plus faible.

Domaine temporel et impulsions de domaine fréquentiel
La forme linéaire de l'impulsion avec le temps est généralement relativement simple et peut être exprimée par les fonctions gaussiennes et SECH². Le temps d'impulsion (également connu sous le nom de largeur d'impulsion) est le plus souvent exprimé par la valeur de la largeur de la hauteur (FWHM), c'est-à-dire la largeur à travers laquelle la puissance optique est au moins la moitié de la puissance de crête; Le laser à commutation Q génère des impulsions courtes nanosecondes à travers
Les lasers verrouillés en mode produisent des impulsions ultra-courtes (USP) dans l'ordre des dizaines de picosecondes aux clostosecondes. L'électronique à grande vitesse ne peut mesurer que jusqu'à des dizaines de picosecondes, et des impulsions plus courtes ne peuvent être mesurées qu'avec des technologies purement optiques telles que les autocorrélateurs, la grenouille et l'araignée. Alors que les impulsions nanosecondes ou plus longues ne changent guère leur largeur d'impulsion au fur et à mesure qu'ils voyagent, même sur de longues distances, les impulsions ultra-courtes peuvent être affectées par une variété de facteurs:

La dispersion peut entraîner une élargissement de l'impulsion importante, mais peut être recompressée avec la dispersion opposée. Le diagramme suivant montre comment le compresseur d'impulsion Femtoseconde Thorlabs compense la dispersion du microscope.

La non-linéarité n'affecte généralement pas directement la largeur d'impulsion, mais elle élargit la bande passante, ce qui rend le pouls plus sensible à la dispersion pendant la propagation. Tout type de fibre, y compris d'autres supports de gain avec une bande passante limitée, peut affecter la forme de la bande passante ou de l'impulsion ultra-court, et une diminution de la bande passante peut conduire à un élargissement dans le temps; Il y a aussi des cas où la largeur d'impulsion de l'impulsion fortement gazouillis devient plus courte lorsque le spectre devient plus étroit.