ပဲ့တင်ထပ်ထားသော လေဆာများ၏ ခြုံငုံသုံးသပ်ချက်

ခြုံငုံသုံးသပ်ချက်ပဲ့တင်ထပ်သော လေဆာများ

ထုတ်လုပ်ရန် တိုက်ရိုက်ဆုံးနည်းလမ်းလေဆာpulses ဆိုသည်မှာ စဉ်ဆက်မပြတ်လေဆာ၏ အပြင်ဘက်တွင် modulator တစ်ခုထည့်ရန်ဖြစ်သည်။ ဤနည်းလမ်းသည် အမြန်ဆုံး picosecond pulse ကို ထုတ်လုပ်နိုင်သော်လည်း ရိုးရှင်းသော်လည်း အလင်းစွမ်းအင်ဖြုန်းတီးခြင်းနှင့် အမြင့်ဆုံးပါဝါသည် စဉ်ဆက်မပြတ်အလင်းစွမ်းအင်ထက် မကျော်လွန်နိုင်ပါ။ ထို့ကြောင့် လေဆာ pulses များထုတ်လုပ်ရန် ပိုမိုထိရောက်သောနည်းလမ်းမှာ လေဆာ cavity တွင် modulate လုပ်ခြင်း၊ pulse train ၏ off-time တွင် စွမ်းအင်ကိုသိမ်းဆည်းပြီး on-time တွင် ထုတ်လွှတ်ခြင်းဖြစ်သည်။ လေဆာ cavity modulation မှတစ်ဆင့် pulses များထုတ်လုပ်ရန် အသုံးပြုသော အသုံးများသောနည်းပညာလေးခုမှာ gain switching၊ Q-switching (loss switching)၊ cavity emptying နှင့် mode-locking တို့ဖြစ်သည်။

gain switch သည် pump power ကို modulate လုပ်ခြင်းဖြင့် short pulses များကိုထုတ်ပေးသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ semiconductor gain-switched lasers များသည် current modulation မှတစ်ဆင့် nanoseconds အနည်းငယ်မှ picoseconds ရာအထိ pulses များကိုထုတ်ပေးနိုင်သည်။ pulse energy နည်းသော်လည်း၊ ဤနည်းလမ်းသည် အလွန်ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိပြီး၊ ချိန်ညှိနိုင်သော repetition frequency နှင့် pulse width ကိုပေးစွမ်းနိုင်သည်။ ၂၀၁၈ ခုနှစ်တွင် တိုကျိုတက္ကသိုလ်မှ သုတေသီများသည် femtosecond gain-switched semiconductor laser ကို အစီရင်ခံခဲ့ပြီး၊ ၎င်းသည် ၄၀ နှစ်ကြာ နည်းပညာဆိုင်ရာ bottleneck တွင် တိုးတက်မှုတစ်ခုကို ကိုယ်စားပြုသည်။

အားကောင်းသော နာနိုစက္ကန့် pulses များကို Q-switched lasers များမှ ယေဘုယျအားဖြင့် ထုတ်လုပ်ပေးပြီး ၎င်းတို့ကို cavity တွင် အကြိမ်ပေါင်းများစွာ ထုတ်လွှတ်ကာ pulse စွမ်းအင်သည် စနစ်၏ အရွယ်အစားပေါ် မူတည်၍ millijoules မှ joules အထိ ရှိသည်။ အလတ်စားစွမ်းအင် (ယေဘုယျအားဖြင့် 1 μJ အောက်) picosecond နှင့် femtosecond pulses များကို mode-locked lasers များမှ အဓိကအားဖြင့် ထုတ်လုပ်သည်။ laser resonator တွင် ultrashort pulses တစ်ခု သို့မဟုတ် တစ်ခုထက်ပို၍ စဉ်ဆက်မပြတ်လည်ပတ်သည်။ intracavity pulse တစ်ခုစီသည် output coupling mirror မှတစ်ဆင့် pulse တစ်ခုကို ထုတ်လွှင့်ပြီး refrequency သည် ယေဘုယျအားဖြင့် 10 MHz နှင့် 100 GHz အကြားရှိသည်။ အောက်ပါပုံတွင် fully normal dispersion (ANDi) dissipative soliton femtosecond ကို ပြသထားသည်။ဖိုက်ဘာလေဆာကိရိယာ၎င်းတို့အများစုကို Thorlabs စံအစိတ်အပိုင်းများ (ဖိုက်ဘာ၊ မှန်ဘီလူး၊ mount နှင့် displacement table) ကို အသုံးပြု၍ တည်ဆောက်နိုင်သည်။

အခေါင်းပေါက်ဖယ်ရှားခြင်းနည်းပညာကို အသုံးပြုနိုင်သည်Q-switched လေဆာများပြန်လည်ကြိမ်နှုန်းနိမ့်ခြင်းဖြင့် pulse စွမ်းအင်ကို တိုးမြှင့်ရန်အတွက် ပိုတိုသော pulse များနှင့် mode-locked laser များရရှိရန်။

အချိန်ဒိုမိန်းနှင့် ကြိမ်နှုန်းဒိုမိန်း ပဲ့တင်ထပ်မှုများ
အချိန်နှင့်အတူ pulse ၏ linear shape သည် ယေဘုယျအားဖြင့် ရိုးရှင်းပြီး Gaussian နှင့် sech² function များဖြင့် ဖော်ပြနိုင်သည်။ Pulse time (pulse width ဟုလည်း လူသိများသည်) ကို half-height width (FWHM) တန်ဖိုးဖြင့် အများဆုံးဖော်ပြလေ့ရှိပြီး၊ ဆိုလိုသည်မှာ optical power သည် peak power ၏ အနည်းဆုံး ထက်ဝက်ရှိသော width ဖြစ်သည်။ Q-switched laser သည် nanosecond short pulse များကို ထုတ်ပေးသည်။
Mode-locked လေဆာများသည် picoseconds ဆယ်ဂဏန်းမှ femtoseconds အထိ အစီအစဉ်အတိုင်း ultra-short pulses (USP) ကို ထုတ်လုပ်ပေးသည်။ မြန်နှုန်းမြင့် အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများသည် picoseconds ဆယ်ဂဏန်းအထိသာ တိုင်းတာနိုင်ပြီး၊ autocorrelators၊ FROG နှင့် SPIDER ကဲ့သို့သော အလင်းနည်းပညာများဖြင့်သာ ပိုတိုသော pulses များကို တိုင်းတာနိုင်သည်။ nanosecond သို့မဟုတ် ပိုရှည်သော pulses များသည် ခရီးသွားလာသည်နှင့်အမျှ ၎င်းတို့၏ pulse width ကို မပြောင်းလဲသလောက်ဖြစ်သော်လည်း၊ အကွာအဝေးရှည်များတွင်ပင် ultra-short pulses များကို အချက်အမျိုးမျိုးကြောင့် ထိခိုက်နိုင်သည်။

ပျံ့နှံ့မှုသည် pulse broadening ကို ကြီးမားစွာ ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သော်လည်း ဆန့်ကျင်ဘက် ပျံ့နှံ့မှုဖြင့် ပြန်လည်ဖိသိပ်နိုင်သည်။ အောက်ပါပုံတွင် Thorlabs femtosecond pulse compressor သည် microscope ပျံ့နှံ့မှုကို မည်သို့ပြန်လည်ဖြည့်ဆည်းပေးသည်ကို ပြသထားသည်။

Nonlinearity သည် ယေဘုယျအားဖြင့် pulse width ကို တိုက်ရိုက်မထိခိုက်သော်လည်း bandwidth ကို ကျယ်စေပြီး pulse ကို propagation လုပ်နေစဉ်အတွင်း dispersion ဖြစ်စေသည်။ bandwidth ကန့်သတ်ထားသော အခြား gain media များအပါအဝင် မည်သည့် fiber အမျိုးအစားမဆို bandwidth သို့မဟုတ် ultra-short pulse ၏ပုံသဏ္ဍာန်ကို ထိခိုက်စေနိုင်ပြီး bandwidth လျော့ကျခြင်းသည် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ ကျယ်လာစေနိုင်သည်။ spectrum ကျဉ်းမြောင်းလာသောအခါ ပြင်းထန်စွာ chirped pulse ၏ pulse width တိုတောင်းသွားသည့် ကိစ္စရပ်များလည်း ရှိပါသည်။