Laser cực nhanh là gì

A. Khái niệm về tia laser cực nhanh

Laser cực nhanh thường đề cập đến các laser bị khóa chế độ được sử dụng để phát ra các xung cực ngắn, ví dụ, các xung có thời lượng femtosecond hoặc picosecond. Tên chính xác hơn sẽ là laser xung siêu ngắn. Laser xung siêu ngắn gần như là loại laser bị khóa chế độ, nhưng hiệu ứng chuyển đổi độ lợi cũng có thể tạo ra các xung siêu ngắn.

B. Loại laser cực nhanh

1. Laser Ti-sapphire, thường được khóa chế độ thấu kính Kerr, có thể tạo ra các xung ngắn trong khoảng thời gian khoảng 5 fs. Công suất đầu ra trung bình của chúng thường là vài trăm miliwatt, với tốc độ lặp lại xung là 80 MHz và hàng chục femto giây trở xuống và thời lượng xung là hàng chục femto giây trở xuống, dẫn đến công suất cực đại cực cao. Nhưng laser titan-sapphire yêu cầu bơm ánh sáng từ một số laser ánh sáng xanh, khiến chúng phức tạp và đắt tiền hơn.

2. Có nhiều loại laser được bơm điốt khác nhau, ví dụ như dựa trên tinh thể laser pha tạp ytterbium (tinh thể hoặc thủy tinh) hoặc pha tạp crom, thường sử dụng khóa chế độ thụ động SESAM. Mặc dù độ dài xung của laser bơm điốt không ngắn bằng độ rộng xung của laser titan-sapphire, nhưng laser bơm điốt có thể bao phủ một vùng tham số rộng về thời lượng xung, tốc độ lặp lại xung và công suất trung bình (xem bên dưới) .

3. Laser sợi dựa trên sợi thủy tinh pha tạp các nguyên tố đất hiếm cũng có thể bị khóa chế độ thụ động, ví dụ, sử dụng phép quay phân cực phi tuyến hoặc SESAM. Chúng bị hạn chế hơn so với laser số lượng lớn về công suất trung bình, đặc biệt là công suất cực đại, nhưng có thể kết hợp thuận tiện với bộ khuếch đại sợi quang. Bài viết về laser sợi quang bị khóa chế độ cung cấp thêm chi tiết.

(4) Laser diode bị khóa chế độ có thể là thiết bị tích hợp hoặc laser diode khoang bên ngoài và có thể bị khóa chế độ chủ động, thụ động hoặc hỗn hợp. Thông thường, laser diode bị khóa chế độ hoạt động ở tốc độ lặp lại xung cao (vài nghìn megahertz) ở mức năng lượng xung vừa phải.

Bộ tạo dao động laser cực nhanh có thể là một phần của hệ thống laser cực nhanh, hệ thống này cũng có thể bao gồm bộ khuếch đại cực nhanh (chẳng hạn như bộ khuếch đại sợi quang) để tăng công suất cực đại và công suất đầu ra trung bình.