Mae llawer o laserau yn caniatáu i'r gweithredwr diwnio neu newid y donfedd allbwn yn yr ystod tonfedd UV i IR yn ôl yr angen. Yn dilyn ymlaen o'n trafodaeth flaenorol ar sut mae laserau tunadwy yn cael eu gweithredu, bydd yr erthygl hon yn trafod yn fanwl fathau a chymwysiadau laserau tiwniadwy.
Yn gyffredinol, mae cymwysiadau sy'n defnyddio laserau tunable yn disgyn i ddau gategori eang: y rhai lle nad yw laser tonfedd sefydlog un neu aml-linell yn gallu darparu'r donfedd neu'r tonfeddi arwahanol a ddymunir, a'r rhai lle mae'n rhaid tiwnio'r tonfedd laser yn barhaus yn ystod arbrofion neu brofion, fel mewn sbectrosgopau.
Mae llawer o fathau o laserau tunable yn gallu cynhyrchu allbynnau pwls tun parhaus tunable (CW), nanosecond, picosecond, neu pwls femtosecond. Mae eu nodweddion allbwn yn cael eu pennu gan y cyfrwng ennill laser a ddefnyddir.
Gofyniad sylfaenol ar gyfer laserau tiwniadwy yw eu bod yn gallu allyrru golau laser dros ystod eang o donfeddi. Gellir defnyddio opteg arbennig i ddewis tonfedd benodol neu fand o donfeddi o fand allyriadau'r laser tiwniadwy.
Mae yna amrywiaeth o ddeunyddiau ennill sy'n gallu cynhyrchu laserau tiwniadwy, a'r rhai mwyaf cyffredin ohonynt yw llifynnau organig a chrisialau saffir titaniwm (TI: saffir). Yn achos y ddau ddeunydd ennill hyn, defnyddir laserau ïon argon (AR+) neu laserau ïon neodymiwm (nd {2}}) fel ffynhonnell y pwmp oherwydd eu bod yn amsugno golau pwmp yn effeithlon ar oddeutu 490 nm.
Gellir defnyddio moleciwlau llifyn i gynhyrchu tonfeddi yn yr ystod uwchfioled i weladwy (UV-VIS). Fodd bynnag, mae angen newid rhwng llawer o wahanol foleciwlau llifyn i gyflawni ystod tiwnio eang, gan wneud y broses yn eithaf beichus a chymhleth. Mewn cyferbyniad, gall laserau cyflwr solid gyflawni ystod tiwnio eang gan ddefnyddio un deunydd ennill laser yn unig (ee, crisialau dielectrig), gan ddileu'r angen am newidiadau llifyn yn aml.
Ar hyn o bryd, mae Titaniwm Sapphire wedi dod i'r amlwg fel y deunydd ennill laser tunable cynradd, gyda sbectrwm allyriadau eang o 680 i 1100 nm y gellir ei diwnio'n barhaus ac allbwn y gellir ei gynyddu i'r ystod sbectrol UV-Vis neu ei drosi i lawr i'r rhanbarth sbectrol IR. Mae'r eiddo hyn yn galluogi ystod eang o gymwysiadau mewn cemeg a bioleg.
Laserau tonnau sefyll cw tunable
Yn gysyniadol, laser tonnau sefyll CW yw'r bensaernïaeth laser symlaf. Mae'n cynnwys drych myfyriol iawn, yn ennill cyfrwng, a drych cyplydd allbwn (gweler Ffigur 1), sy'n darparu allbwn CW gan ddefnyddio amrywiaeth o gyfryngau ennill laser. Er mwyn cyflawni tiwniadwyedd, mae angen dewis y cyfrwng ennill i gwmpasu'r ystod tonfedd darged.
Ffigur 1: Cynlluniol o laser tonnau sefyll CW Titaniwm Sapphire. Dangosir hidlydd tiwnio birefringent.
Gellir defnyddio llawer o liwiau fflwroleuol i diwnio'r donfedd laser i'r ystod a ddymunir. Prif fantais laserau llifyn yw'r gallu i gwmpasu ystod eang o donfeddi yn y band UV-Vis, ond yr anfantais yw bod defnyddio un llifyn/toddydd yn darparu gallu tiwnio tonfedd gul yn unig. Mewn cyferbyniad, mae gan laserau titaniwm solid-wladwriaeth saffir y fantais o ddarparu ystod tiwnio tonfedd eang gan ddefnyddio cyfrwng ennill sengl, ond mae ganddynt yr anfantais o allu gweithredu yn y band bron-is-goch (NIR) yn unig o 690 i 1100 nm.
Ar gyfer y ddau gyfryngau ennill, cyflawnir tiwnio tonfedd trwy elfennau sefydlogi tonfedd goddefol. Y cyntaf yw'r hidlydd birefringent aml-blât neu hidlydd LYOT. Mae'r hidlydd hwn yn modylu'r enillion trwy ddarparu trosglwyddiad uchel ar donfedd benodol, a thrwy hynny orfodi'r laser i weithredu ar y donfedd honno.
Cyflawnir tiwnio trwy gylchdroi'r hidlydd birefringent hwn. Er ei fod yn syml, mae laser tonnau sefyll CW yn caniatáu ar gyfer sawl dull laser hydredol. Mae hyn yn cynhyrchu lled llinell o tua 40 GHz hanner uchder lled llawn (<1.5 cm-1), which can be a limiting factor for some applications such as Raman spectroscopy. To achieve narrower linewidths, a ring configuration is required.
Laserau cylch CW tunable
Ers dechrau'r 1980au, defnyddiwyd laserau cylch i gyflawni allbwn CW tunable trwy un modd hydredol gyda lled band sbectrol yn yr ystod Kilohertz. Yn debyg i laserau tonnau sefyll, gall laserau cylch tiwniadwy ddefnyddio llifynnau a saffir titaniwm fel cyfryngau ennill. Mae llifynnau yn gallu darparu lled -linellau cul iawn o<100 kHz, while titanium sapphire provides linewidths of <30 kHz. Dye lasers have a tuning range of 550 to 760 nm and titanium sapphire lasers have a tuning range of 680 to 1035 nm, and the outputs of both lasers can be frequency-doubled to the UV band.
Yn ôl egwyddor ansicrwydd Heisenberg, wrth i'r diffiniad o egni ddod yn fwy manwl gywir, mae'r lled pwls y gellir ei bennu yn dod yn llai manwl gywir. Ar gyfer laserau CW tonnau sefyll, mae hyd y ceudod yn diffinio faint o egni a ganiateir fel modd hydredol arwahanol. Pan fydd hyd y ceudod yn fyrrach, mae nifer y dulliau hydredol yn caniatáu cynnydd, gan arwain at led llinell allbwn ehangach, llai diffiniedig.
Yn y cyfluniad cylch, gellir ystyried y ceudod laser yn geudod anfeidrol o hir a gellir diffinio'r egni yn union. Dim ond un modd hydredol sy'n bresennol yn y ceudod. Er mwyn cyflawni amodau gweithredu un modd, mae angen sawl elfen optegol yn arbennig (gweler Ffig. 2).
Ffigur 2: Cynllun optegol laser saffir titaniwm siâp cylch gyda cheudod cyfeirio allanol.
Yn gyntaf, mae ynysydd Faraday yn cael ei fewnosod yn y ceudod i sicrhau bod y ffotonau intracavity bob amser yn dilyn yr un llwybr. Defnyddir gosodiad safonedig intracavity i leihau'r lled llinell allbwn ymhellach. Yn wahanol i geudodau laser tonnau sefyll, nid oes unrhyw ddrychau diwedd yn y cyfluniad cylch. Mae'r ffotonau'n cylchredeg yn barhaus o fewn y ceudod laser. Yn ail, rhaid sefydlogi hyd y ceudod i gywiro ar gyfer unrhyw newidiadau mecanyddol a achosir gan amrywiadau amgylcheddol fel gwres neu ddirgryniad.
Er mwyn cyflawni lled band sbectrol ultra-narrow, gellir sefydlogi'r ceudod gan ddefnyddio un o ddau ddull: mae un dull yn defnyddio drychau mecanyddol a yrrir gan piezoelectric i sefydlogi hyd y ceudod gydag amser ymateb yn yr ystod kilohertz, ac mae'r dull arall yn defnyddio ymatebion electro-optegol (eo) modiwlaidd. Mae sawl set labordy arbenigol wedi dangos y gellir mesur y lled band sbectrol yn Hertz. Y ffactor allweddol wrth bennu datrysiad sbectrol y ceudod cylch yw'r ceudod cyfeirio amledd allanol. Fel y dangosir yn Ffigur 2, defnyddir ceudod cyfeirio i gynhyrchu'r signal sydd ei angen i sefydlogi hyd y ceudod laser. Rhaid i'r ceudod cyfeirio allanol hwn gael ei ynysu oddi wrth amrywiadau amgylcheddol a achosir gan dymheredd, dirgryniadau mecanyddol, a sŵn acwstig. Dylai'r ceudod cyfeirio gael ei wahanu'n dda o'r ceudod laser cylch ei hun er mwyn osgoi cyplu anfwriadol rhwng y ddau. Mae'r signal cyfeirio yn cael ei brosesu gan ddefnyddio'r dull neuadd-punt-neuadd.
Laserau lled-continuum wedi'u cloi gan fodd
Ar gyfer llawer o gymwysiadau, mae nodweddion amserol a ddiffiniwyd yn union yr allbwn laser yn bwysicach na'r egni a ddiffiniwyd yn union. Mewn gwirionedd, mae cyflawni corbys optegol byr yn gofyn am gyfluniad ceudod lle mae llawer o foddau hydredol yn atseinio ar yr un pryd. Pan fydd gan y dulliau hydredol sy'n cylchredeg y dulliau cyfnod sefydlog o fewn y ceudod laser, mae'r laser yn cael ei gloi yn y modd. Bydd hyn yn gwireddu pwls sengl yn oscillaidd o fewn y ceudod gyda chyfnod wedi'i ddiffinio gan hyd y ceudod laser.
Gellir cloi modd gweithredol gan ddefnyddio modulator acousto-optig (AOM) neu gloi modd goddefol trwy lens kerr. Mae'r cyntaf, a ddaeth yn fwy poblogaidd yn yr 1980au, yn defnyddio'r AOM intracavity fel caead dros dro sy'n agor ac yn cau ar hanner amlder hyd y ceudod. Gellir cyflawni corbys cannoedd o bicosecondau gan ddefnyddio'r dull hwn. Yn ystod yr ychydig ddegawdau diwethaf, mae cymwysiadau gwyddonol wedi gofyn am well datrysiad amserol ac felly corbys byrrach.
Mae laserau llifyn wedi'u pwmpio'n gydamserol yn darparu dull hyfyw ar gyfer tiwnio tonfedd y ganolfan a byrhau'r pwls optegol trwy drefn maint (i ddegau o bicosecondau). I gyflawni hyn, rhaid i'r ceudod laser llifyn fod â'r un hyd ceudod â'r laser pwmp wedi'i gloi modd. Mae'r corbys laser pwmp a llifyn yn cwrdd yn y cyfrwng ennill i gynhyrchu ymbelydredd cyffrous o'r moleciwlau llifyn. Mae'r allbwn laser yn cael ei sefydlogi trwy addasu hyd ceudod laser y llifyn. Gellir defnyddio cyfluniadau pwmpio cydamserol hefyd i yrru oscillatwyr parametrig optegol (OPOs) (a drafodir isod).
Mae'r laser Titaniwm Sapphire wedi'i gloi ar y modd yn enghraifft o gloi modd lens Kerr goddefol (gweler Ffigur 3). Yn y dull hwn, mae corbys yn cael eu cynhyrchu trwy fodiwleiddio ennill ac mae'r mynegai plygiannol o saffir titaniwm yn dibynnu ar y dwyster.
Mewn egwyddor, wrth i'r pwls luosogi trwy'r cyfrwng ennill, mae'r dwyster brig yn uwch ym mhresenoldeb y pwls. Mae hyn yn creu lens goddefol sy'n canolbwyntio’r trawst pwls yn dynnach ac yn echdynnu’r enillion yn fwy effeithlon nes nad oes ennill i gefnogi cyseiniant cydamserol y moddau CW yn y ceudod. Defnyddir aflonyddiadau mecanyddol i'r ceudod i gymell pigau dwyster i gychwyn cloi modd. Roedd y dull hwn yn caniatáu i'r Titaniwm Saffir gynhyrchu corbys mor fyr â 4 fs.
Ffigur 3: Mewn laser saffir titaniwm wedi'i gloi mewn modd, mae tonfedd y ganolfan yn cael ei thiwnio trwy symud yr hollt tiwnio sydd wedi'i lleoli rhwng y ddau garchar gwasgaredig.
Mae'n werth nodi y gellir cyfuno lled band o fwy na 300 nm yn un pwls. Yn ôl egwyddor ansicrwydd Heisenberg, mae angen mwy o foddau hydredol ar gorbys byrrach. Felly, rhaid i'r ceudod laser fod ag iawndal gwasgariad digonol o'r opteg ceudod i gynnal y berthynas gyfnod sy'n ofynnol ar gyfer cloi modd sefydlog. Fel y dangosir yn Ffigur 3, ychwanegir carchardai digolledu at y ceudod i sicrhau perthynas gyfnod gyson. Gan ddefnyddio'r dull hwn, gellir cael corbys mor fyr ag 20 fs. Er mwyn cynhyrchu corbys byrrach, rhaid digolledu gwasgariad uwch hefyd. Cyflawnir yr iawndal hwn gan ddefnyddio lens chirp optegol i gynnal y berthynas gyfnod sy'n ofynnol ar gyfer cloi modd sefydlog.
Gan fod cloi modd-lens chirped yn fwyaf effeithiol gyda chorbys byrrach (dwyster uwch), mae'r dull hwn yn addas yn bennaf ar gyfer cynhyrchu corbys femtosecond. Yn yr ystod o 100 fs ~ 100 ps, gellir defnyddio dull hybrid o'r enw cloi modd adfywiol. Mae'r dull hwn yn defnyddio AOM intracavity ac effaith Kerr. Mae amledd gyriant AOM yn deillio o fesuriadau amser real o amledd ailadrodd ceudod, ac mae ei osgled yn dibynnu ar hyd y pwls. Wrth i'r lled pwls a ddymunir gynyddu a bod effaith Kerr yn lleihau, mae'r osgled AOM sefydlog yn cynyddu i gefnogi cloi modd. O ganlyniad, gall cloi modd adfywiol ddarparu allbwn sefydlog, tiwniadwy dros ystod eang o 20 fs i 300 ps gan ddefnyddio un system laser.
Ar ddiwedd y 1990au, roedd cloi modd adfywiol yn galluogi'r laser saffir titaniwm tiwniadwy, popeth-mewn-un cyntaf a reolir gan gyfrifiadur. Gwnaeth yr arloesedd hwn y dechnoleg yn fwy hygyrch i ystod ehangach o ymchwilwyr a chymwysiadau. Mae datblygiadau mewn delweddu aml -ffoton wedi cael eu gyrru i raddau helaeth gan ddatblygiadau technolegol. Mae corbys laser femtosecond bellach ar gael i fiolegwyr, niwrowyddonwyr a meddygon. Gwnaed nifer o ddatblygiadau technolegol dros y blynyddoedd sydd wedi arwain at ddefnyddio laserau Titaniwm Sapphire yn gyffredinol mewn bioimaging.
Laserau ytterbium ultrafast
Er gwaethaf defnyddioldeb eang laserau Titaniwm Sapphire, mae angen tonfeddi hirach ar rai arbrofion bioimaging. Mae prosesau amsugno dau ffoton nodweddiadol yn cael eu cyffroi gan ffotonau ar donfedd o 900 nm. Oherwydd bod tonfeddi hirach yn golygu llai o wasgaru, gall tonfeddi cyffroi hirach yrru arbrofion biolegol yn fwy effeithiol sy'n gofyn am ddyfnder delweddu dyfnach.
Mae hefyd yn hollbwysig ystyried tonfedd ffotonau fflwroleuol dilynol y llifyn sydd ynghlwm wrth y sampl fiolegol. Mae tonfedd ffotonau fflwroleuol o'r fath yn nodweddiadol yn y band 450 i 550 nm, sy'n fwy agored i wasgaru. Felly, mae sawl marciwr fflwroleuol wedi'u datblygu sy'n amsugno tonfeddi is -goch yn raddol. Er mwyn cwrdd â'r gofyniad hwn, mae'r diwydiant wedi datblygu opo holl-mewn-un, wedi'i reoli gan gyfrifiadur, wedi'i bwmpio'n gydamserol wedi'i yrru gan laser 1045 nm ytterbium gyda thonfeddi allbwn yn yr ystod o 680 i 1300 nm. Ar gyfer delweddu multiphoton, mae'r bensaernïaeth hon yn cynnig dewis perfformiad sylweddol uwch yn lle laserau titaniwm saffir.
Chwyddseinyddion ultrafast
Mae'r enghreifftiau uchod yn cynhyrchu corbys ultrafast yn yr ystod ynni nano-joule (NJ). Fodd bynnag, mae angen ffynonellau golau tiwniadwy ynni uwch ar lawer o gymwysiadau. Gan fod trosi tonfedd yn broses aflinol, mae'r effeithlonrwydd yn dibynnu ar yr egni sydd ar gael. Ar gyfer y cymwysiadau hyn, gellir defnyddio sawl techneg i gynyddu egni a thiwniadwyedd laserau ultrafast.
Gellir rhannu ymhelaethiad corbys ultrafast yn ddau brif gategori: ymhelaethu aml -haen ac ymhelaethu adfywiol. Mae gan y cyntaf y fantais y gellir cyflawni egni uchel iawn (100 mJ) gyda mewnbwn isel iawn, ond mae pasio ailadroddus trwy'r cam ymhelaethu yn diraddio ansawdd y trawst allbwn. Felly, ymhelaethiad adfywiol yw'r dull a ffefrir ar gyfer cynhyrchu egni pwls ar y raddfa microjoule (µj) neu milijoule (MJ).
Yn gyffredinol, cyflawnir ymhelaethiad pwls ultrafast trwy ddulliau ymhelaethu pwls chirped (gweler Ffig. 4). Mae'r broses yn dechrau gydag oscillator wedi'i gloi gan fodd gyda hyd pwls femtosecond, hy laser hadau. Mae'n hanfodol i'r laser hadau gael digon o led band fel y gellir ymestyn neu chirped hyd y pwls mewn pryd. Mae chirping optegol yn digwydd o ganlyniad i wahanol liwiau golau, gan deithio trwy'r deunydd optegol ar gyflymder gwahanol. Yn gyffredinol, mae golau coch yn teithio'n gyflymach na golau glas. Er enghraifft, mae gratiad sy'n ehangu yn cyflwyno golau coch wedi'i chirped yn bositif cyn golau glas i wahanu'r cydrannau tonfedd mewn amser a gofod. Mae angen ehangu pwls i leihau pŵer brig cryf corbys femtosecond ar raddfa milijoule. Ar ôl ehangu, mae corbys o bron i 300 ps yn cael eu cyfeirio at y ceudod laser adfywiol ail gam. Y cam olaf yw defnyddio ail gratiad i gyflwyno chirp negyddol ac ailadeiladu'r pwls chwyddedig. Dangosir y broses gyfan yn Ffig. 4.
Ffigur 4: Ymhelaethiad Pwls Chirped
Heddiw, mae'r rhan fwyaf o fwyhaduron adfywiol yn defnyddio Titaniwm Sapphire, ond mae cyfryngau ennill eraill (ee ytterbium) yn dod yn fwy a mwy poblogaidd. Gyda'r ddau yn ennill cyfryngau, mae gan y chwyddseinyddion tiwniadwyedd cymharol gul, gyda thitaniwm saffir ag ystod tiwnio o tua 780 i 820 nm, sy'n cyfyngu ar eu defnyddioldeb mewn cymwysiadau sbectrosgopeg. Er mwyn goresgyn y cyfyngiad hwn, mae sawl dull trosi amledd ar gael.
Trosi amledd harmonig, yw'r ffordd symlaf i diwnio tonfedd oscillator ultrafast neu system fwyhadur ultrafast. Mewn egwyddor, mae'r ffotonau digwyddiad yn cael eu trosglwyddo i luosrif cyfanrif o'r amledd sylfaenol. Ar gyfer Titaniwm Sapphire (ystod tiwnio sylfaenol 700 ~ 1000 nm), ystod tiwnio'r ail harmonig yw 350 ~ 500 nm, y trydydd harmonig yw 233 ~ 333 nm, a'r pedwerydd harmonig yw 175 ~ 250 nm. Yn ymarferol, oherwydd amsugno gan y crisialau harmonig, mae tiwnio'r pedwerydd harmonig wedi'i gyfyngu i 200 nm. Ar gyfer cymwysiadau sydd angen tonfedd y tu allan i'r ystod hon, y paramedr ar gyfer cymwysiadau sydd angen tonfeddi y tu hwnt i'r ystod hon, mae angen opsiynau trosi paramedr.
Opo ac OPA ultrafast
Er y gellir lluosi neu dreblu'r allbwn pwls ultrafast, mae ystod tiwnio 700 i 1000 nm y saffir titaniwm yn gadael bwlch tonfedd yn y rhanbarthau sbectrol UV-VIS ac IR. Ar gyfer arbrofion sy'n gofyn am gorbys ultrafast gyda thonfeddi "yn y rhanbarthau 'gwag' hyn", mae angen i lawr y paramedrau. Mae'r dull hwn yn trosi un ffoton egni uchel yn ddau ffoton ynni isel: ffoton signal a ffoton idler (gweler Ffigur 5).
Ffigur 5: Cynlluniol o'r is-drosi parametrig.
Gall y defnyddiwr ffurfweddu'r dosbarthiad ynni rhwng y ddau ffoton hyn. Mewn cyfluniad parametrig nodweddiadol yn seiliedig ar saffir titaniwm, gellir tiwnio'r ffoton digwyddiad ar donfedd o 800 nm, yn barhaus o tua 1200 nm i 2600 nm.since mae'r trawsnewidiad is-baramedr yn broses aflinol, efallai y bydd yr effeithlonrwydd trosi yn dod yn fater. Er mwyn goresgyn y cyfyngiad hwn, defnyddir oscillator parametrig optegol (OPO) ar y lefel egni nanofocal a defnyddir mwyhadur parametrig optegol (OPA) ar y lefel egni milifocal.
Yn y ceudod opo, mae golau yn cynnwys pwls byr sy'n lluosogi yn ôl ac ymlaen trwy'r ceudod. Fodd bynnag, yn wahanol i'r cyfluniad laser llifyn a ddisgrifir uchod, mae'r cyfrwng actifadu yn grisial aflinol ac nid yw'n storio ennill. Mae'r OPO Crystal yn trosi ffotonau yn unig ym mhresenoldeb pwls pwmp. Mae gweithrediad llwyddiannus OPO ultrafast yn gofyn bod y corbys o'r ffynhonnell bwmp yn cyrraedd y grisial ar yr un pryd â'r ffotonau segur a signal sy'n cylchredeg o amgylch ceudod OPO. Hynny yw, rhaid i laser saffir titaniwm tonfedd sefydlog ac OPO ultrafast fod â'r un hyd ceudod yn union.
Dangosir cynllun OPO eithafol nodweddiadol yn Ffigur 6. Mae paru cyfnod a hyd ceudod yn dewis y donfedd a ddymunir yn awtomatig ac yn sicrhau bod yr amser taith gron intracavity ar gyfer y donfedd honno'n cael ei chadw ar 80 MHz, sydd yr un fath ag ar gyfer laser pwmp sapphire titaniwm. Yn yr enghraifft hon, mae'r OPO yn cael ei yrru gan ail harmonig y laser pwmp saffir titaniwm. Mae'r trawst 400 nm sy'n deillio o hyn yn cynhyrchu allbynnau signal a loiter gyda chyfanswm gorchudd tonfedd o 490 i 750 nm (allbwn signal) a 930 nm i 2.5 µm (allbwn loiter), gyda lled pwls o lai na 200 fs. O'i gyfuno ag ystod tiwnio Titaniwm Sapphire Fundamental o 690 i 1040 nm, mae'r system yn gorchuddio ystod tonfedd o 485 nm i 2.5 µm. ystod. Ymhlith y cymwysiadau nodweddiadol mae astudiaethau soliton, sbectrosgopeg dirgrynol wedi'u datrys amser ac arbrofion pwmp-probe ultrafast.
Ffigur 6: Mewn oscillator parametrig optegol wedi'i bwmpio'n gydamserol (OPO), mae'r donfedd ganol yn amrywiol trwy addasu ongl paru cyfnod y grisial aflinol.
Mae'r OPA yn defnyddio'r un broses optegol aflinol, ond oherwydd bod gan y pwls pwmp bŵer brig uwch, nid oes angen cyseinydd optegol ar gyfer trosi tonfedd effeithlon. Mae cyfran fach o'r trawst o'r mwyhadur ultrafast yn canolbwyntio ar blât saffir i gynhyrchu sbectrwm continwwm golau gwyn. Mae'r sbectrwm continwwm golau gwyn yn cael ei hadu i mewn i grisial OPA (grisial bariwm borate fel arfer) a'i bwmpio â gweddill y trawst mwyhadur ultrafast. Mae pas sengl o'r trawst trwy'r OPA yn cynhyrchu gorchymyn signal wedi'i chwyddo a golau crwydr. Mae tonfedd ganol y golau allbwn yn cael ei reoli unwaith eto gan amodau paru cyfnod y grisial, ac mae'r lled band sbectrol fel arfer yn cael ei bennu gan led band y pwmp a'r trawstiau hadau neu led band a dderbyniwyd y grisial.
Gall yr OPA hwn weithredu yn yr ystod femtosecond neu picosecond gydag egni hyd at ychydig filijoules fesul pwls. Ar y lefelau egni hyn, gellir trosi'r signal a golau idler sy'n deillio o hyn i'w harmonigau neu trwy gymysgu amledd swm a/neu wahaniaeth.
Mae OPAS sydd wedi'u pwmpio ag egni pwls milijoule yn gallu cynhyrchu ffotonau o'r uwchfioled 190 nm o ddyfnder i'r rhanbarth sbectrol is -goch pell. Mae'r dyfeisiau hyn yn hwyluso llawer o gymwysiadau sbectrosgopig megis sbectrosgopeg amsugno dros dro, gwrthryfel fflwroleuedd, sbectrosgopeg is -goch 2D, a chynhyrchu harmonig uchel.
Nghasgliad
Bellach defnyddir laserau tunable mewn llawer o gymwysiadau pwysig yn amrywio o ymchwil gwyddoniaeth sylfaenol i weithgynhyrchu laser a bywyd a gwyddorau iechyd. Mae'r ystod o dechnolegau sydd ar gael ar hyn o bryd yn helaeth. Gan ddechrau gyda systemau tiwniadwy CW syml, gellir defnyddio eu lled-linellau cul ar gyfer sbectrosgopeg cydraniad uchel, trapio moleciwlaidd ac atomig, ac arbrofion opteg cwantwm, gan ddarparu gwybodaeth feirniadol i ymchwilwyr modern.
Mae systemau mwyhadur ultrafast mwy soffistigedig yn defnyddio corbys laser egni uchel, picosecond a femtosecond i gynhyrchu allbwn laser yn y bandiau UV i Red-Red. Mae'r laserau ultrafast hyn yn hanfodol i ddeall ffiseg ynni uchel, harmonigau uchel, a sbectrosgopeg dros dro. Mae'r ystod tiwnio eang yn golygu y gellir defnyddio'r un system laser i astudio ystod anfeidrol o arbrofion mewn sbectrosgopeg electronig a dirgrynol. Mae gweithgynhyrchwyr laser heddiw yn cynnig datrysiadau math siop un stop, gan ddarparu allbynnau laser sy'n rhychwantu mwy na 300 nm yn yr ystod ynni nanofocal. Mae systemau mwy soffistigedig yn rhychwantu ystod sbectrol hynod eang o 200 i 20, 000 nm yn yr ystodau microfocus ac ynni milifocus.
