بسیاری از لیزرها به اپراتور اجازه می دهند طول موج خروجی را در UV به محدوده طول موج IR در صورت لزوم تنظیم یا تغییر دهد. در ادامه بحث قبلی ما در مورد چگونگی اجرای لیزرهای قابل تنظیم ، این مقاله به تفصیل در مورد انواع و کاربردهای لیزرهای قابل تنظیم بحث خواهد شد.
برنامه های کاربردی با استفاده از لیزرهای قابل تنظیم به طور کلی در دو دسته گسترده قرار می گیرند: مواردی که در آن یک لیزر با طول موج ثابت تک یا چند خطی قادر به ارائه طول موج گسسته یا طول موج نیست ، و آنهایی که در آن طول موج لیزر باید به طور مداوم در طول آزمایشات یا آزمایشات ، مانند در طیف سنجی و آزمایش های پمپ پروانه تنظیم شود.
بسیاری از انواع لیزرهای قابل تنظیم قادر به تولید موج مداوم قابل تنظیم (CW) ، نانو ثانیه ، Picosecond یا خروجی های پالس femtosecond هستند. خصوصیات خروجی آنها توسط محیط افزایش لیزر مورد استفاده تعیین می شود.
یک نیاز اساسی برای لیزرهای قابل تنظیم این است که آنها قادر به انتشار نور لیزر در طیف گسترده ای از طول موج هستند. از نوری ویژه می توان برای انتخاب طول موج خاص یا باند طول موج از باند انتشار لیزر قابل استفاده استفاده کرد.
انواع مختلفی از مواد سودآوری وجود دارد که قادر به تولید لیزرهای قابل تنظیم هستند که رایج ترین آنها رنگهای ارگانیک و کریستال های یاقوت کبود تیتانیوم (TI: Sapphire) است. در مورد این دو ماده افزایش ، لیزرهای آرگون (AR+) یا لیزرهای نئودیمیوم دفع فرکانس (ND {2}}) به دلیل جذب کارآمد نور پمپ در تقریبا 490 نانومتر به عنوان منبع پمپ استفاده می شوند.
از مولکول های رنگ می توان برای تولید طول موج در ماوراء بنفش تا محدوده قابل مشاهده (UV-VIS) استفاده کرد. با این حال ، جابجایی بین بسیاری از مولکول های رنگ مختلف برای دستیابی به دامنه تنظیم گسترده ای لازم است ، و این روند را کاملاً دست و پا گیر و پیچیده می کند. در مقابل ، لیزرهای حالت جامد می توانند با استفاده از تنها یک ماده افزایش لیزر (به عنوان مثال ، کریستال دی الکتریک) ، به یک محدوده تنظیم گسترده دست یابند و نیاز به تغییر رنگ مکرر را از بین می برند.
در حال حاضر ، یاقوت کبود تیتانیوم به عنوان ماده اصلی افزایش لیزر قابل تنظیم ظاهر شده است ، با طیف انتشار گسترده 680 تا 1100 نانومتر که می تواند به طور مداوم تنظیم شود و خروجی که می تواند به دامنه طیفی UV-Vis تبدیل شود یا به منطقه طیف IR تبدیل شود. این خصوصیات طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در شیمی و زیست شناسی را امکان پذیر می کند.
لیزرهای موج ایستاده CW قابل تنظیم
از نظر مفهومی ، لیزر موج ایستاده CW ساده ترین معماری لیزر است. این مجموعه از یک آینه بسیار بازتابنده ، متوسط به دست آوردن و یک آینه کوپلر خروجی (شکل 1 را ببینید) ، که خروجی CW را با استفاده از انواع رسانه های افزایش لیزر فراهم می کند. برای دستیابی به تنظیم ، برای پوشاندن دامنه طول موج هدف ، نیاز به رسانه افزایش دارد.
شکل 1: شماتیک لیزر موج ایستاده CW مبتنی بر تیتانیوم. یک فیلتر تنظیم کننده مهارکننده نشان داده شده است.
بسیاری از رنگهای فلورسنت را می توان برای تنظیم طول موج لیزر به محدوده مورد نظر استفاده کرد. مهمترین مزیت لیزرهای رنگ ، توانایی پوشش طیف گسترده ای از طول موج در باند UV-Vis است ، اما نقطه ضعف این است که استفاده از یک رنگ/حلال تنها یک قابلیت تنظیم طول موج باریک را فراهم می کند. در مقابل ، لیزرهای یاقوت کبود تیتانیوم با حالت جامد این مزیت را دارند که با استفاده از یک رسانه سود واحد ، دامنه تنظیم طول موج گسترده را فراهم می کنند ، اما این ضرر را دارند که فقط قادر به فعالیت در باند نزدیك مادون قرمز (NIR) از 690 تا 1100 نانومتر هستند.
برای هر دو رسانه افزایش ، تنظیم طول موج توسط عناصر تثبیت طول موج منفعل حاصل می شود. اولین فیلتر مهارکننده چند صفحه ای یا فیلتر Lyot است. این فیلتر با ارائه انتقال زیاد در طول موج خاص ، افزایش را تعدیل می کند ، بنابراین لیزر را مجبور می کند در آن طول موج کار کند.
تنظیم با چرخاندن این فیلتر بریج انجام می شود. اگرچه ساده است ، لیزر موج ایستاده CW اجازه می دهد تا چندین حالت لیزر طولی داشته باشد. این یک پهنای خط در حدود 40 گیگاهرتز نیمه تمام طول عمر را تولید می کند (<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.
لیزر حلقه CW قابل تنظیم
از اوایل دهه 1980 ، از لیزرهای حلقه برای دستیابی به خروجی CW قابل تنظیم از طریق یک حالت طولی واحد با پهنای باند طیفی در محدوده کیلو هرتز استفاده شده است. مشابه لیزرهای موج ایستاده ، لیزرهای حلقه ای قابل تنظیم می توانند از رنگ و یاقوت کبود تیتانیوم به عنوان رسانه سود استفاده کنند. رنگها قادر به ارائه خطوط بسیار باریک از<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.
طبق اصل عدم اطمینان هایزنبرگ ، هرچه تعریف انرژی دقیق تر می شود ، عرض پالس که می تواند تعیین شود دقیق تر می شود. برای لیزرهای موج ایستاده CW ، طول حفره میزان انرژی مجاز به عنوان یک حالت طولی گسسته را تعریف می کند. هنگامی که طول حفره کوتاه تر است ، تعداد حالت های طولی مجاز افزایش می یابد و در نتیجه خط خروجی گسترده تر و کمتر مشخص می شود.
در پیکربندی حلقه ، حفره لیزر می تواند یک حفره بی نهایت طولانی در نظر گرفته شود و انرژی را می توان دقیقاً تعریف کرد. فقط یک حالت طولی واحد در حفره وجود دارد. برای دستیابی به شرایط عملیاتی تک حالت ، چندین عنصر نوری به ویژه مورد نیاز است (شکل 2 را ببینید).
شکل 2: چیدمان نوری یک لیزر یاقوت کبود تیتانیوم حلقه ای با یک حفره مرجع خارجی.
اول ، یک جداکننده فارادی در حفره وارد می شود تا اطمینان حاصل شود که فوتون های داخل جمعی همیشه از همان مسیر پیروی می کنند. از یک فیکسچر استاندارد در داخل بدن برای کاهش بیشتر عرض خط خروجی استفاده می شود. بر خلاف حفره های لیزر موج ایستاده ، هیچ آینه ای در پیکربندی حلقه وجود ندارد. فوتون ها به طور مداوم در حفره لیزر گردش می کنند. دوم ، طول حفره باید برای اصلاح هرگونه تغییر مکانیکی ناشی از نوسانات محیطی مانند گرما یا لرزش تثبیت شود.
برای دستیابی به پهنای باند طیفی فوق العاده نارو ، حفره را می توان با استفاده از یکی از دو روش تثبیت کرد: یک روش از آینه های مکانیکی پیزو الکتریک محور برای تثبیت طول حفره با زمان پاسخ در محدوده کیلوهرتز استفاده می کند ، و روش دیگر از تعدیل کننده های الکترو نوری (EO) برای دستیابی به زمان پاسخ در دامنه megahertz استفاده می کند. چندین مجموعه آزمایشگاهی تخصصی نشان داده اند که پهنای باند طیفی را می توان در هرتز اندازه گیری کرد. عامل اصلی در تعیین وضوح طیفی حفره حلقه ، حفره مرجع فرکانس خارجی است. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است ، از حفره مرجع برای تولید سیگنال مورد نیاز برای تثبیت طول حفره لیزر استفاده می شود. این حفره مرجع خارجی باید از نوسانات محیطی ناشی از دما ، ارتعاشات مکانیکی و سر و صدای صوتی جدا شود. حفره مرجع باید به خوبی از حفره لیزر حلقه جدا شود تا از اتصال غیر عمدی بین این دو جلوگیری شود. سیگنال مرجع با استفاده از روش پوند-دور-هال پردازش می شود.
لیزرهای شبه شبه قفل شده
برای بسیاری از برنامه ها ، ویژگی های زمانی دقیقاً تعریف شده از خروجی لیزر از انرژی دقیقاً تعریف شده مهمتر است. در حقیقت ، دستیابی به پالس های نوری کوتاه نیاز به پیکربندی حفره دارد که در آن بسیاری از حالت های طولی به طور همزمان طنین انداز می شوند. هنگامی که این حالت های طولی در گردش یک رابطه فاز ثابت در حفره لیزر دارند ، لیزر حالت قفل شده است. این یک پالس منفرد در حفره را با یک دوره تعریف شده توسط طول حفره لیزر تحقق می بخشد.
قفل کردن حالت فعال را می توان با استفاده از یک تعدیل کننده آکوستیک-نوری (AOM) یا قفل کردن حالت منفعل از طریق لنز Kerr به دست آورد. اولی که در دهه 1980 محبوبیت بیشتری پیدا کرد ، از AOM داخل جمعی به عنوان یک کرکره گذرا استفاده می کند که در نیمی از فرکانس طول حفره باز و بسته می شود. پالس صدها پیکوس ثانیه با استفاده از این روش قابل دستیابی است. در چند دهه گذشته ، برنامه های علمی نیاز به وضوح زمانی بهبود یافته و بنابراین پالس های کوتاه تر دارند.
لیزرهای رنگ همزمان پمپ شده یک روش مناسب برای تنظیم طول موج مرکز و کوتاه کردن پالس نوری با ترتیب بزرگی (به ده ها پیکوس ثانیه) ارائه می دهد. برای تحقق این هدف ، حفره لیزر رنگ باید دارای طول حفره یکسان با لیزر پمپ قفل شده باشد. پالس های لیزر پمپ و رنگ در محیط افزایش قرار می گیرند تا تابش هیجان زده از مولکول های رنگ تولید کنند. با تنظیم طول حفره لیزر رنگ ، خروجی لیزر تثبیت می شود. تنظیمات پمپاژ هماهنگ شده همچنین می تواند برای هدایت نوسان سازهای پارامتری نوری (OPOS) (در زیر مورد بحث قرار گیرد) استفاده شود.
لیزر قفل شده با حالت Sapphire Titanium نمونه ای از قفل کردن حالت لنز Kerr منفعل است (شکل 3 را ببینید). در این روش ، پالس ها توسط مدولاسیون افزایش تولید می شوند و ضریب شکست یاقوت کبود تیتانیوم به شدت بستگی دارد.
در اصل ، همانطور که پالس از طریق محیط افزایش پخش می شود ، شدت اوج در حضور پالس بیشتر است. این یک لنز منفعل ایجاد می کند که پرتوی پالس را محکم تر متمرکز می کند و سود را با کارآمدتر استخراج می کند تا زمانی که هیچ سود برای پشتیبانی از رزونانس همزمان حالت های CW در حفره حاصل نشود. از آشفتگی های مکانیکی به حفره برای القاء سنبله های شدت برای شروع قفل حالت استفاده می شود. این رویکرد به یاقوت کبود تیتانیوم اجازه داد تا پالس هایی را به اندازه 4 FS تولید کند.
شکل 3: در یک لیزر یاقوت کبود تیتانیوم با قفل حالت ، طول موج مرکز با حرکت شکاف تنظیم واقع در بین دو منشور پراکنده تنظیم می شود.
شایان ذکر است که پهنای باند بیش از 300 نانومتر را می توان در یک پالس واحد ترکیب کرد. طبق اصل عدم اطمینان هایزنبرگ ، پالس های کوتاه تر به حالت های طولی بیشتری احتیاج دارند. بنابراین ، حفره لیزر باید برای حفظ رابطه فاز مورد نیاز برای قفل حالت پایدار ، جبران پراکندگی کافی از اپتیک حفره داشته باشد. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است ، منشور جبران کننده برای اطمینان از یک رابطه فاز ثابت به حفره اضافه می شود. با استفاده از این روش ، پالس ها به اندازه 20 FS می توانند بدست آورند. برای تولید پالس های کوتاه تر ، پراکندگی مرتبه بالاتر نیز باید جبران شود. این جبران خسارت با استفاده از یک لنز نوری chirp برای حفظ رابطه فاز مورد نیاز برای قفل کردن حالت پایدار حاصل می شود.
از آنجا که قفل کردن حالت لنزهای با لنز با پالس های کوتاه تر (شدت بالاتر) مؤثر است ، این روش در درجه اول برای تولید پالس های femtosecond مناسب است. در محدوده 100 fs 100 ps ps ، می توان از روش ترکیبی به نام قفل کردن حالت احیا کننده استفاده کرد. این روش از AOM داخل جمعی و اثر KERR استفاده می کند. فرکانس درایو AOM از اندازه گیری زمان واقعی فرکانس تکرار حفره حاصل می شود و دامنه آن به مدت زمان پالس بستگی دارد. با افزایش عرض پالس مورد نظر و کاهش اثر KERR ، دامنه AOM تثبیت شده برای پشتیبانی از قفل حالت افزایش می یابد. در نتیجه ، قفل کردن حالت احیا کننده می تواند با استفاده از یک سیستم لیزر واحد ، خروجی پایدار و قابل تنظیم را در طیف گسترده ای از 20 FS تا 300 PS فراهم کند.
در اواخر دهه 1990 ، قفل کردن حالت احیا کننده اولین لیزر تنظیم شده با رایانه همه جانبه را با کنترل تیتانیوم کبود فعال کرد. این نوآوری باعث شده این فناوری برای طیف گسترده تری از محققان و برنامه های کاربردی قابل دسترسی تر باشد. پیشرفت در تصویربرداری چند برابر با پیشرفت های تکنولوژیکی در بخش عمده ای هدایت شده است. پالس های لیزر Femtosecond اکنون در دسترس زیست شناسان ، دانشمندان علوم اعصاب و پزشکان است. در طی سالهای متمادی پیشرفت های تکنولوژیکی انجام شده است که منجر به استفاده عمومی از لیزرهای یاقوت کبود تیتانیوم در تصویربرداری شده است.
لیزرهای ultrafast ytterbium
با وجود کاربرد گسترده لیزرهای یاقوت کبود تیتانیوم ، برخی از آزمایشات تصویربرداری به طول موج های طولانی تر نیاز دارند. فرآیندهای جذب دو فوتونی معمولی توسط فوتون ها در طول موج 900 نانومتر هیجان زده می شوند. از آنجا که طول موج طولانی تر به معنای پراکندگی کمتر است ، طول موج تحریک طولانی تر می تواند به طور مؤثر آزمایش های بیولوژیکی را که نیاز به عمق تصویربرداری عمیق تر دارند ، هدایت کند.
همچنین در نظر گرفتن طول موج فوتونهای فلورسنت بعدی رنگ وصل شده به نمونه بیولوژیکی بسیار مهم است. طول موج چنین فوتونهای فلورسنت به طور معمول در باند 450 تا 550 نانومتر است که بیشتر در معرض پراکندگی است. بنابراین ، چندین نشانگر فلورسنت ایجاد شده است که به تدریج طول موج مادون قرمز را جذب می کند. برای برآورده کردن این نیاز ، این صنعت یک OPO پمپ شده همه در یک ، کنترل شده با رایانه و همزمان پمپ شده توسط یک لیزر 1045 نانومتر Ytterbium با طول موج خروجی در محدوده 680 تا 1300 نانومتر ایجاد کرده است. برای تصویربرداری چندتایی ، این معماری جایگزین عملکردی بالاتری برای لیزرهای یاقوت کبود تیتانیوم ارائه می دهد.
تقویت کننده های Ultrafast
مثالهای فوق در محدوده انرژی نانو-جوئل (NJ) پالس های فوق العاده سریع تولید می کنند. با این حال ، بسیاری از برنامه ها به منابع نوری قابل تنظیم انرژی بالاتری نیاز دارند. از آنجا که تبدیل طول موج یک فرآیند غیرخطی است ، راندمان به انرژی موجود بستگی دارد. برای این برنامه ها می توان از تکنیک های مختلفی برای افزایش انرژی و تنظیم لیزرهای ultrafast استفاده کرد.
تقویت پالس های ultrafast را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: تقویت چند مرحله ای و تقویت احیا کننده. اولی این مزیت را دارد که انرژی های بسیار بالایی (100 MJ) با ورودی بسیار کم می توان به دست آورد ، اما پاس های مکرر از طریق مرحله تقویت ، کیفیت پرتو خروجی را تخریب می کند. بنابراین ، تقویت احیا کننده روش ارجح برای تولید انرژیهای پالس در مقیاس میکروژول (μJ) یا Millijoule (MJ) است.
به طور کلی ، تقویت پالس Ultrafast با استفاده از روش های تقویت پالس Chirped به دست می آید (شکل 4 را ببینید). این فرآیند با یک نوسان ساز قفل شده با مدت زمان پالس Femtosecond ، یعنی لیزر بذر شروع می شود. برای لیزر بذر از پهنای باند کافی بسیار مهم است تا مدت زمان پالس بتواند به موقع کشیده شود یا به موقع بماند. در نتیجه رنگهای مختلف نور ، نوری نوری رخ می دهد و از طریق مواد نوری با سرعت های مختلف سفر می کند. به طور کلی ، چراغ قرمز سریعتر از نور آبی سفر می کند. به عنوان مثال ، یک توری گسترده قبل از نور آبی ، چراغ قرمز مثبت را به صورت مثبت معرفی می کند تا اجزای طول موج را در زمان و مکان جدا کند. گسترش پالس برای کاهش قدرت قله قوی پالس های فموتوس ثانیه در مقیاس Millijoule ضروری است. پس از گسترش ، پالس نزدیک به 300 ps به حفره لیزر احیا کننده مرحله دوم هدایت می شود. مرحله آخر استفاده از یک توری دوم برای معرفی chirp منفی و بازسازی پالس تقویت شده است. کل فرایند در شکل 4 نشان داده شده است.
شکل 4: تقویت پالس چیر
امروزه ، بیشتر آمپلی فایرهای احیا کننده از تیتانیوم یاقوت کبود استفاده می کنند ، اما سایر رسانه های سود (به عنوان مثال Ytterbium) محبوب تر می شوند. با استفاده از هر دو رسانه ، تقویت کننده ها قابلیت تنظیم نسبتاً باریک دارند ، که یاقوت کبود تیتانیوم دارای دامنه تنظیم در حدود 780 تا 820 نانومتر است که این امر سودمندی آنها را در کاربردهای طیف سنجی محدود می کند. برای غلبه بر این محدودیت ، چندین روش تبدیل فرکانس در دسترس است.
تبدیل فرکانس هارمونیک ، ساده ترین راه برای تنظیم طول موج یک نوسان ساز Ultrafast یا سیستم تقویت کننده Ultrafast است. در اصل ، فوتون های حادثه به یک عدد صحیح از فرکانس اساسی تبدیل می شوند. برای یاقوت کبود تیتانیوم (محدوده تنظیم اساسی 700 ~ 1000 نانومتر) ، دامنه تنظیم هارمونیک دوم 500 نانومتر 350 ، هارمونیک سوم 333 ~ 333 نانومتر و هارمونیک چهارم 250 ~ 250 نانومتر است. در عمل ، به دلیل جذب توسط بلورهای هارمونیک ، تنظیم هارمونیک چهارم به 200 نانومتر محدود می شود. برای برنامه هایی که به طول موج در خارج از این محدوده نیاز دارند ، پارامتر برنامه های کاربردی که نیاز به طول موج فراتر از این محدوده دارند ، گزینه های تبدیل پارامتر مورد نیاز است.
OPO Ultrafast OPO و OPA
اگرچه خروجی پالس Ultrafast می تواند ضرب یا حتی سه برابر شود ، اما محدوده تنظیم 700 تا 1000 نانومتر از یاقوت کبود تیتانیوم شکاف طول موج را در مناطق UV-VIS و IR ایجاد می کند. برای آزمایشاتی که به پالس های ultrafast با طول موج "در این مناطق" خالی "نیاز دارند ، تبدیل پارامترها لازم است. این روش یک فوتون با انرژی بالا را به دو فوتون کم انرژی تبدیل می کند: یک فوتون سیگنال و یک فوتون بیکار (شکل 5 را ببینید).
شکل 5: شماتیک از تبدیل پارامتری.
توزیع انرژی بین این دو فوتون توسط کاربر قابل تنظیم است. در یک پیکربندی پارامتری معمولی مبتنی بر تیتانیوم یاقوت کبود ، فوتون حادثه در طول موج 800 نانومتر ، می تواند به طور مداوم از حدود 1200 نانومتر تا 2600 نانومتر تنظیم شود. از آنجا که تبدیل پارامتر یک فرآیند غیرخطی است ، ممکن است راندمان تبدیل شود. برای غلبه بر این محدودیت ، از یک نوسان ساز پارامتری نوری (OPO) در سطح انرژی نانوال استفاده می شود و از یک تقویت کننده پارامتری نوری (OPA) در سطح انرژی میلی لیتر استفاده می شود.
در حفره OPO ، نور از یک پالس کوتاه تشکیل شده است که از طریق حفره به جلو و عقب پخش می شود. با این حال ، بر خلاف پیکربندی لیزر رنگ که در بالا توضیح داده شد ، محیط فعال سازی یک کریستال غیرخطی است و باعث افزایش آن نمی شود. کریستال OPO فوتون ها را فقط در حضور پالس پمپ تبدیل می کند. عملکرد موفقیت آمیز OPO Ultrafast نیاز دارد که پالس های منبع پمپ همزمان با فوتون های بیکار و سیگنال که در اطراف حفره OPO گردش می کنند ، به کریستال برسند. به عبارت دیگر ، یک لیزر یاقوت کبود تیتانیوم با طول موج ثابت و یک OPO Ultrafast باید دقیقاً دارای همان طول حفره باشد.
چیدمان یک OPO Ultrafast معمولی در شکل 6 نشان داده شده است. تطبیق فاز و طول حفره به طور خودکار طول موج مورد نظر را انتخاب می کند و تضمین می کند که زمان سفر به دور داخل برای آن طول موج در 80 مگاهرتز نگه داشته می شود ، که همانند یک لیزر پمپ گیاهان سفارشی تیتانیوم است. در این مثال ، OPO توسط دومین هارمونیک لیزر پمپ یاقوت کبود تیتانیوم هدایت می شود. پرتو 400 نانومتر حاصل از خروجی سیگنال و لیتر با پوشش کل طول موج از 490 تا 750 نانومتر (خروجی سیگنال) و 930 نانومتر تا 2.5 میکرومتر (خروجی LOITER) ، با عرض پالس کمتر از 200 درجه سانتیگراد تولید می کند. این سیستم هنگامی که با محدوده تنظیم بنیادی تیتانیوم از 690 تا 1040 نانومتر ترکیب شود ، این سیستم دامنه طول موج 485 نانومتر تا 2.5 میکرومتر را پوشش می دهد. دامنه برنامه های معمولی شامل مطالعات سلیتون ، طیف سنجی ارتعاش با زمان و آزمایش های پمپ فوق العاده است.
شکل 6: در یک اسیلاتور پارامتری نوری همزمان پمپ شده (OPO) ، طول موج مرکز با تنظیم زاویه تطبیق فاز کریستال غیرخطی متفاوت است.
OPA از همان فرآیند نوری غیرخطی استفاده می کند ، اما از آنجا که پالس پمپ قدرت اوج بالاتری دارد ، یک تشدید کننده نوری برای تبدیل طول موج کارآمد لازم نیست. بخش کوچکی از پرتو از تقویت کننده ultrafast روی یک صفحه یاقوت کبود متمرکز شده است تا یک طیف زنجیره ای از نور سفید تولید کند. طیف زنجیره ای نور سفید به یک کریستال OPA (معمولاً کریستال برات بیریم) کاشته می شود و با بقیه پرتوهای تقویت کننده Ultrafast پمپ می شود. یک گذر از پرتو از طریق OPA ، مرتبه ای از سیگنال تقویت شده و نور ولگرد تولید می کند. طول موج مرکزی چراغ خروجی دوباره با شرایط تطبیق فاز کریستال کنترل می شود و پهنای باند طیفی معمولاً توسط پهنای باند پمپ و تیرهای بذر یا پهنای باند دریافتی کریستال تعیین می شود.
این OPA می تواند در محدوده femtosecond یا picosecond با انرژی حداکثر چند میلی متر در هر پالس کار کند. در این سطح انرژی ، سیگنال حاصل و نور بیکار می تواند به هارمونیک آنها یا با مخلوط کردن فرکانس جمع و/یا اختلاف تبدیل شود.
اوپاس پمپ شده با انرژی پالس Millijoule قادر به تولید فوتون از ماوراء بنفش عمق 190 نانومتری تا منطقه طیفی مادون قرمز دور است. این دستگاه ها بسیاری از کاربردهای طیف سنجی مانند طیف سنجی جذب گذرا ، افزایش فلورسانس ، طیف سنجی مادون قرمز 2D و تولید هارمونیک بالا را تسهیل می کنند.
پایان
لیزرهای قابل تنظیم اکنون در بسیاری از کاربردهای مهم اعم از تحقیقات علوم پایه گرفته تا تولید لیزر و زندگی و علوم بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرند. دامنه فن آوری های موجود در حال حاضر گسترده است. با شروع سیستم های قابل تنظیم CW ساده ، می توان از پهنای باریک آنها برای طیف سنجی با وضوح بالا ، به دام انداختن مولکولی و اتمی و آزمایش های اپتیک کوانتومی استفاده کرد و اطلاعات مهم را برای محققان مدرن فراهم کرد.
سیستم های تقویت کننده Ultrafast پیشرفته تر از پالس های لیزر با انرژی ، پیکوس ثانیه و فموتوس ثانیه استفاده می کنند تا تولید لیزر را در UV به گروههای دور قرمز تولید کنند. این لیزرهای فوق العاده سریع برای درک فیزیک پر انرژی ، هارمونیک بالا و طیف سنجی گذرا بسیار مهم هستند. دامنه تنظیم گسترده به این معنی است که می توان از همان سیستم لیزر برای مطالعه طیف نامحدودی از آزمایشات در طیف سنجی الکترونیکی و ارتعاش استفاده کرد. تولید کنندگان لیزر امروزی راه حل های یک مرحله ای از نوع فروشگاه را ارائه می دهند ، و خروجی های لیزری را در محدوده انرژی نانوفلوان فراهم می کند. سیستم های پیشرفته تر دامنه طیفی بسیار چشمگیر از 200 تا 20 ، {8} nm در محدوده انرژی میکرو فوکوس و Millifocus.
