იტერბიუმის ბოჭკოვანი ლაზერი: მოწყობილობა, მუშაობის პრინციპი, სიმძლავრე, წარმოება, გამოყენება

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ბოჭკოვანი ლაზერები კომპაქტური და უხეშია, ზუსტად მიმართავენ და ადვილად ანაწილებენ თერმულ ენერგიას. ისინი წარმოდგენილია სხვადასხვა ფორმით და, მიუხედავად იმისა, რომ ბევრი საერთო აქვთ სხვა ტიპის ოპტიკურ კვანტურ გენერატორებთან, აქვთ საკუთარი უნიკალური უპირატესობები.

ბოჭკოვანი ლაზერები: როგორ მუშაობს ისინი

ამ ტიპის მოწყობილობები წარმოადგენს თანმიმდევრული გამოსხივების სტანდარტული მყარი მდგომარეობის წყაროს ვარიაციას ბოჭკოსგან დამზადებული სამუშაო გარემოთი და არა ღეროსგან, ფირფიტისგან ან დისკისგან. სინათლე წარმოიქმნება ბოჭკოს ცენტრში არსებული დოპანტით. ძირითადი სტრუქტურა შეიძლება იყოს მარტივიდან საკმაოდ რთულამდე. იტერბიუმის ბოჭკოვანი ლაზერის დიზაინი ისეთია, რომ ბოჭკოს აქვს ზედაპირისა და მოცულობის დიდი თანაფარდობა, ამიტომ სითბო შეიძლება შედარებით ადვილად გაიფანტოს.

ბოჭკოვანი ლაზერები ოპტიკურად ტუმბოს, ყველაზე ხშირად დიოდური კვანტური გენერატორებით, მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევაში იგივე წყაროებით. ამ სისტემებში გამოყენებული ოპტიკა, როგორც წესი, არის ბოჭკოვანი კომპონენტები, რომელთა უმეტესობა ან ყველა დაკავშირებულია ერთმანეთთან. Ზოგიერთ შემთხვევაშიგამოიყენება მოცულობითი ოპტიკა და ზოგჯერ შიდა ბოჭკოვანი სისტემა კომბინირებულია გარე მოცულობით ოპტიკასთან.

დიოდური ტუმბოს წყარო შეიძლება იყოს დიოდი, მატრიცა ან ცალკეული დიოდების სიმრავლე, რომელთაგან თითოეული დაკავშირებულია კონექტორთან ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სინათლის გიდით. დოპირებული ბოჭკოს თითოეულ ბოლოში აქვს ღრუს რეზონატორის სარკე - პრაქტიკაში, ბოჭკოში კეთდება ბრაგის ბადეები. ბოლოებზე არ არის ნაყარი ოპტიკა, გარდა იმ შემთხვევისა, როდესაც გამომავალი სხივი ბოჭკოს გარდა სხვა რამეში გადადის. სინათლის გზამკვლევი შეიძლება გადატრიალდეს ისე, რომ სურვილის შემთხვევაში, ლაზერის ღრუს სიგრძე რამდენიმე მეტრი იყოს.

ორბირთვიანი სტრუქტურა

ბოჭკოვანი ლაზერებში გამოყენებული ბოჭკოების სტრუქტურა მნიშვნელოვანია. ყველაზე გავრცელებული გეომეტრია არის ორბირთვიანი სტრუქტურა. დაუმუშავებელი გარე ბირთვი (ზოგჯერ მას შიდა მოპირკეთებას უწოდებენ) აგროვებს ტუმბოს შუქს და მიმართავს მას ბოჭკოს გასწვრივ. ბოჭკოში წარმოქმნილი სტიმულირებული ემისია გადის შიდა ბირთვში, რომელიც ხშირად ერთრეჟიმიანია. შიდა ბირთვი შეიცავს იტერბიუმის დოპანტს, რომელიც სტიმულირდება ტუმბოს სინათლის სხივით. არსებობს გარე ბირთვის მრავალი არაწრიული ფორმა, მათ შორის ექვსკუთხა, D- ფორმის და მართკუთხა, რაც ამცირებს ცენტრალური ბირთვიდან სინათლის სხივის გაქრობის შანსს.

ბოჭკოვანი ლაზერის დატუმბვა შესაძლებელია ბოლოში ან გვერდით. პირველ შემთხვევაში, სინათლე ერთი ან რამდენიმე წყაროდან შედის ბოჭკოს ბოლოს. გვერდითი ტუმბოს დროს სინათლე იკვებება სპლიტერში, რომელიც აწვდის მას გარე ბირთვს. ისგანსხვავდება როდ ლაზერისგან, სადაც სინათლე შემოდის ღერძის პერპენდიკულარულად.

ეს გამოსავალი მოითხოვს დიზაინის დიდ განვითარებას. დიდი ყურადღება ეთმობა ბირთვში სინათლის ტუმბოს გატარებას, რათა მოხდეს პოპულაციის ინვერსია, რაც იწვევს სტიმულირებულ გამონაბოლქვს შიდა ბირთვში. ლაზერის ბირთვს შეიძლება ჰქონდეს გაძლიერების განსხვავებული ხარისხი, რაც დამოკიდებულია ბოჭკოს დოპინგზე, ასევე მის სიგრძეზე. ეს ფაქტორები რეგულირდება დიზაინერის ინჟინრის მიერ საჭირო პარამეტრების მისაღებად.

შეიძლება მოხდეს სიმძლავრის შეზღუდვა, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც მუშაობთ ერთი რეჟიმის ბოჭკოში. ასეთ ბირთვს აქვს ძალიან მცირე განივი ფართობი და შედეგად, მასში გადის ძალიან მაღალი ინტენსივობის შუქი. ამავდროულად, ბრილუინის არაწრფივი გაფანტვა უფრო და უფრო შესამჩნევი ხდება, რაც ზღუდავს გამომავალ სიმძლავრეს რამდენიმე ათას ვატამდე. თუ გამომავალი სიგნალი საკმარისად მაღალია, ბოჭკოების ბოლო შეიძლება დაზიანდეს.

ბოჭკოვანი ლაზერის მახასიათებლები

ბოჭკოების, როგორც სამუშაო გარემოს გამოყენება იძლევა ხანგრძლივი ურთიერთქმედების სიგრძეს, რომელიც კარგად მუშაობს დიოდური ტუმბოს დროს. ეს გეომეტრია იწვევს ფოტონების გარდაქმნის მაღალ ეფექტურობას, ასევე უხეში და კომპაქტურ დიზაინს, დისკრეტული ოპტიკის გარეშე მორგების ან გასწორების გარეშე.

ბოჭკოვანი ლაზერი, რომლის მოწყობილობაც მას კარგად ადაპტაციის საშუალებას აძლევს, შეიძლება ადაპტირებული იყოს როგორც ლითონის სქელი ფურცლების შესადუღებლად, ასევე ფემტოწამური იმპულსების წარმოებისთვის.ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები უზრუნველყოფენ ერთგადასასვლელ გაძლიერებას და გამოიყენება ტელეკომუნიკაციებში, რადგან მათ შეუძლიათ მრავალი ტალღის სიგრძის ერთდროულად გაძლიერება. იგივე მომატება გამოიყენება დენის გამაძლიერებლებში სამაგისტრო ოსცილატორით. ზოგიერთ შემთხვევაში, გამაძლიერებელს შეუძლია იმუშაოს CW ლაზერით.

კიდევ ერთი მაგალითია ბოჭკოვანი გაძლიერებული სპონტანური ემისიის წყაროები, რომლებშიც სტიმულირებული ემისია ითრგუნება. კიდევ ერთი მაგალითია რამანის ბოჭკოვანი ლაზერი კომბინირებული გაფანტვის გაძლიერებით, რომელიც მნიშვნელოვნად ცვლის ტალღის სიგრძეს. მან იპოვა გამოყენება სამეცნიერო კვლევებში, სადაც ფტორის მინის ბოჭკოები გამოიყენება რამანის წარმოქმნისა და გაძლიერებისთვის, ვიდრე სტანდარტული კვარცის ბოჭკოები.

თუმცა, როგორც წესი, ბოჭკოები მზადდება კვარცის შუშისგან, ბირთვში იშვიათი მიწიერი დოპანტით. ძირითადი დანამატებია იტერბიუმი და ერბიუმი. იტერბიუმს აქვს ტალღის სიგრძე 1030-დან 1080 ნმ-მდე და შეუძლია ასხივოს უფრო ფართო დიაპაზონში. 940 ნმ დიოდური ტუმბოს გამოყენება მნიშვნელოვნად ამცირებს ფოტონის დეფიციტს. იტერბიუმს არ გააჩნია თვითჩაქრობის ეფექტი, რაც ნეოდიმს აქვს მაღალი სიმკვრივის დროს, ამიტომ ნეოდიმი გამოიყენება ნაყარი ლაზერებში და იტერბიუმი ბოჭკოვანი ლაზერებში (ორივე ტალღის დაახლოებით ერთსა და იმავე სიგრძეს იძლევა).

ერბიუმი გამოყოფს 1530-1620 ნმ დიაპაზონში, რაც უსაფრთხოა თვალებისთვის. სიხშირე შეიძლება გაორმაგდეს 780 ნმ სიგრძის სინათლის გენერირებისთვის, რაც არ არის ხელმისაწვდომი სხვა ტიპის ბოჭკოვანი ლაზერებისთვის. საბოლოოდ, იტერბიუმი შეიძლება დაემატოს ერბიუმს ისე, რომ ელემენტი შეიწოვოსტუმბოს რადიაცია და გადასცემს ამ ენერგიას ერბიუმში. თულიუმი არის კიდევ ერთი ახლო ინფრაწითელი დოპანტი, რომელიც ამგვარად თვალისთვის უსაფრთხო მასალაა.

მაღალი ეფექტურობა

ბოჭკოვანი ლაზერი არის კვაზი-სამ დონის სისტემა. ტუმბოს ფოტონი აღაგზნებს გადასვლას ძირითადი მდგომარეობიდან ზედა დონეზე. ლაზერული გარდამავალი არის გადასვლა ზედა დონის ყველაზე დაბალი ნაწილიდან ერთ-ერთ გაყოფილ ადგილზე. ეს ძალიან ეფექტურია: მაგალითად, იტერბიუმი 940 ნმ ტუმბოს ფოტონით ასხივებს ფოტონს 1030 ნმ ტალღის სიგრძით და კვანტური დეფექტით (ენერგიის დაკარგვა) მხოლოდ დაახლოებით 9%..

საპირისპიროდ, 808 ნმ-ზე ამოტუმბული ნეოდიმი კარგავს თავისი ენერგიის დაახლოებით 24%-ს. ამრიგად, იტერბიუმს თავისებურად უფრო მაღალი ეფექტურობა აქვს, თუმცა მისი ყველა მიღწევა არ არის შესაძლებელი ზოგიერთი ფოტონის დაკარგვის გამო. Yb შეიძლება ტუმბოს რამდენიმე სიხშირის დიაპაზონში, ხოლო ერბიუმი შეიძლება 1480 ან 980 ნმ. უფრო მაღალი სიხშირე არ არის ისეთი ეფექტური ფოტონის დეფექტის თვალსაზრისით, მაგრამ სასარგებლოა ამ შემთხვევაშიც კი, რადგან უკეთესი წყაროები ხელმისაწვდომია 980 ნმ-ზე.

ზოგადად, ბოჭკოვანი ლაზერის ეფექტურობა ორეტაპიანი პროცესის შედეგია. პირველი, ეს არის ტუმბოს დიოდის ეფექტურობა. თანმიმდევრული გამოსხივების ნახევარგამტარული წყაროები ძალიან ეფექტურია, 50%-იანი ეფექტურობით ელექტრული სიგნალის ოპტიკურად გადაქცევაში. ლაბორატორიული კვლევების შედეგები მიუთითებს, რომ შესაძლებელია 70% ან მეტი მნიშვნელობის მიღწევა. გამომავალი გამოსხივების ხაზის ზუსტი შესატყვისითბოჭკოვანი ლაზერული შთანთქმა და მაღალი ტუმბოს ეფექტურობა.

მეორე არის ოპტიკურ-ოპტიკური კონვერტაციის ეფექტურობა. მცირე ფოტონის დეფექტით, აგზნების და ამოღების ეფექტურობის მაღალი ხარისხი შეიძლება მიღწეული იქნას ოპტო-ოპტიკური კონვერტაციის ეფექტურობით 60-70%. შედეგად მიღებული ეფექტურობა არის 25–35% დიაპაზონში.

სხვადასხვა კონფიგურაცია

უწყვეტი გამოსხივების ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კვანტური გენერატორები შეიძლება იყოს ერთჯერადი ან მრავალრეჟიმიანი (განივი რეჟიმებისთვის). ერთრეჟიმიანი ლაზერები აწარმოებენ მაღალი ხარისხის სხივს ატმოსფეროში მოქმედი მასალებისთვის ან ასხივებენ, ხოლო მრავალრეჟიმიან სამრეწველო ბოჭკოვანი ლაზერებს შეუძლიათ გამოიმუშაონ მაღალი სიმძლავრე. იგი გამოიყენება ჭრისა და შედუღებისთვის, განსაკუთრებით თერმული დამუშავებისთვის, სადაც დიდი ფართობია განათებული.

გრძელი იმპულსური ბოჭკოვანი ლაზერი არსებითად არის კვაზი-უწყვეტი მოწყობილობა, რომელიც ჩვეულებრივ აწარმოებს მილიწამის ტიპის პულსებს. როგორც წესი, მისი მოვალეობის ციკლი არის 10%. ეს იწვევს უფრო მაღალ პიკს, ვიდრე უწყვეტ რეჟიმში (ჩვეულებრივ, ათჯერ მეტი), რომელიც გამოიყენება, მაგალითად, პულსური ბურღვისთვის. სიხშირე შეიძლება მიაღწიოს 500 ჰც-ს, ხანგრძლივობის მიხედვით.

Q- გადართვა ბოჭკოვანი ლაზერებში მუშაობს ისევე, როგორც ნაყარი ლაზერებში. პულსის ტიპიური ხანგრძლივობა არის ნანოწამებიდან მიკროწამების დიაპაზონში. რაც უფრო გრძელია ბოჭკო, მით უფრო მეტი დრო სჭირდება გამომავალი Q-გადართვას, რაც გამოიწვევს უფრო ხანგრძლივ პულსს.

ბოჭკოვანი თვისებები აწესებს გარკვეულ შეზღუდვებს Q- გადართვაზე. ბოჭკოვანი ლაზერის არაწრფივიობა უფრო მნიშვნელოვანია ბირთვის მცირე განივი ფართობის გამო, ამიტომ პიკური სიმძლავრე გარკვეულწილად შეზღუდული უნდა იყოს. შეიძლება გამოყენებულ იქნას ან მოცულობითი Q გადამრთველები, რომლებიც იძლევა უკეთეს შესრულებას, ან ბოჭკოვანი მოდულატორები, რომლებიც დაკავშირებულია აქტიური ნაწილის ბოლოებთან.

Q-შეცვლილი პულსები შეიძლება გაძლიერდეს ბოჭკოში ან ღრუს რეზონატორში. ამ უკანასკნელის მაგალითი შეგიძლიათ იხილოთ ბირთვული ტესტის სიმულაციის ეროვნულ დაწესებულებაში (NIF, Livermore, CA), სადაც იტერბიუმის ბოჭკოვანი ლაზერი არის მთავარი ოსცილატორი 192 სხივისთვის. დიდი დოპირებული მინის ფილებში მცირე პულსები გაძლიერებულია მეგაჯოულებამდე.

ჩაკეტილ ბოჭკოვანი ლაზერებში, გამეორების სიხშირე დამოკიდებულია გამაძლიერებლის მასალის სიგრძეზე, როგორც სხვა რეჟიმის ჩაკეტვის სქემებში, და პულსის ხანგრძლივობა დამოკიდებულია მომატების გამტარუნარიანობაზე. ყველაზე მოკლე არის 50 fs დიაპაზონში და ყველაზე ტიპიური არის 100 fs დიაპაზონში.

არის მნიშვნელოვანი განსხვავება ერბიუმის და იტერბიუმის ბოჭკოებს შორის, რის შედეგადაც ისინი მოქმედებენ სხვადასხვა დისპერსიულ რეჟიმში. ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოები ასხივებენ 1550 ნმ-ზე ანომალიურ დისპერსიულ რეგიონში. ეს საშუალებას აძლევს სოლიტონების წარმოებას. იტერბიუმის ბოჭკოები დადებითი ან ნორმალური დისპერსიის რეგიონშია; შედეგად, ისინი წარმოქმნიან იმპულსებს გამოხატული ხაზოვანი მოდულაციის სიხშირით. შედეგად, ბრაგგის ბადე შეიძლება საჭირო გახდეს პულსის სიგრძის შეკუმშვისთვის.

ბოჭკოვანი ლაზერული იმპულსების მოდიფიცირების რამდენიმე გზა არსებობს, განსაკუთრებით ულტრასწრაფი პიკოწამიანი კვლევებისთვის. ფოტონიკური კრისტალური ბოჭკოები შეიძლება დამზადდეს ძალიან მცირე ბირთვებით, რათა წარმოქმნან ძლიერი არაწრფივი ეფექტები, როგორიცაა სუპერკონტინიუმის წარმოქმნა. ამის საპირისპიროდ, ფოტონიკური კრისტალები ასევე შეიძლება დამზადდეს ძალიან დიდი ერთრეჟიმიანი ბირთვებით, რათა თავიდან იქნას აცილებული არაწრფივი ეფექტი მაღალი სიმძლავრის დროს.

მოქნილი დიდი ბირთვის ფოტონიკური კრისტალური ბოჭკოები შექმნილია მაღალი სიმძლავრის გამოყენებისთვის. ერთ-ერთი ტექნიკა არის ასეთი ბოჭკოს განზრახ მოხრა, რათა აღმოიფხვრას ნებისმიერი არასასურველი უმაღლესი რიგის რეჟიმი და შეინარჩუნოს მხოლოდ ფუნდამენტური განივი რეჟიმი. არაწრფივობა ქმნის ჰარმონიებს; სიხშირეების გამოკლებით და დამატებით, შეიძლება შეიქმნას უფრო მოკლე და გრძელი ტალღები. არაწრფივ ეფექტებს ასევე შეუძლიათ იმპულსების შეკუმშვა, რაც იწვევს სიხშირის სავარცხლებს.

როგორც სუპერკონტინიუმის წყარო, ძალიან მოკლე იმპულსები წარმოქმნის ფართო უწყვეტ სპექტრს თვითფაზური მოდულაციის გამოყენებით. მაგალითად, საწყისი 6 ps პულსებიდან 1050 ნმ-ზე, რომელსაც იტერბიუმის ბოჭკოვანი ლაზერი ქმნის, სპექტრი მიიღება ულტრაიისფერიდან 1600 ნმ-ზე მეტ დიაპაზონში. სხვა სუპერკონტინიუმური IR წყარო ამოტუმბულია ერბიუმის წყაროთი 1550 ნმ.

მაღალი სიმძლავრე

ინდუსტრია ამჟამად ბოჭკოვანი ლაზერების ყველაზე დიდი მომხმარებელია. ელექტროენერგია ამჟამად დიდი მოთხოვნაა.დაახლოებით კილოვატი, რომელიც გამოიყენება საავტომობილო ინდუსტრიაში. საავტომობილო ინდუსტრია მიდის მაღალი სიმტკიცის ფოლადის მანქანებისკენ, რათა დააკმაყოფილოს გამძლეობის მოთხოვნები და იყოს შედარებით მსუბუქი საწვავის უკეთესი ეკონომიისთვის. ჩვეულებრივი ჩარხებისთვის ძალიან რთულია, მაგალითად, ხვრელების გაღება ამ ტიპის ფოლადში, მაგრამ თანმიმდევრული გამოსხივების წყაროები ამას ამარტივებს.

მეტალების ჭრას ბოჭკოვანი ლაზერით, სხვა ტიპის კვანტურ გენერატორებთან შედარებით, აქვს მთელი რიგი უპირატესობები. მაგალითად, ახლო ინფრაწითელი ტალღების სიგრძე კარგად შეიწოვება ლითონების მიერ. სხივი შეიძლება გადაეცეს ბოჭკოს, რაც რობოტს საშუალებას აძლევს ადვილად გადაიტანოს ფოკუსი ჭრისა და ბურღვის დროს.

ბოჭკოვანი აკმაყოფილებს ენერგიის უმაღლეს მოთხოვნებს. 2014 წელს გამოცდილი აშშ-ს საზღვაო ძალების იარაღი შედგება 6 ბოჭკოვანი 5,5 კვტ-იანი ლაზერებისგან, რომლებიც გაერთიანებულია ერთ სხივში და ასხივებს ფორმირების ოპტიკური სისტემის მეშვეობით. 33 კვტ სიმძლავრის დანადგარი გამოიყენებოდა უპილოტო საფრენი აპარატის გასანადგურებლად. მიუხედავად იმისა, რომ სხივი არ არის ერთჯერადი რეჟიმი, სისტემა საინტერესოა, რადგან ის საშუალებას გაძლევთ შექმნათ ბოჭკოვანი ლაზერი საკუთარი ხელით სტანდარტული, ადვილად ხელმისაწვდომი კომპონენტებისგან.

IPG Photonics-ის ყველაზე სიმძლავრის ერთრეჟიმიანი თანმიმდევრული სინათლის წყაროა 10 კვტ. მთავარი ოსცილატორი აწარმოებს კილოვატ ოპტიკურ სიმძლავრეს, რომელიც მიეწოდება გამაძლიერებლის საფეხურს, რომელიც ამოტუმბულია 1018 ნმ-ზე სხვა ბოჭკოვანი ლაზერების შუქით. მთელი სისტემა ორი მაცივრის ზომისაა.

ბოჭკოვანი ლაზერების გამოყენება ასევე გავრცელდა მაღალი სიმძლავრის ჭრასა და შედუღებაზე. მაგალითად, შეცვალესფურცლის ფოლადის წინააღმდეგობის შედუღება, მასალის დეფორმაციის პრობლემის გადაჭრა. სიმძლავრის და სხვა პარამეტრების კონტროლი იძლევა მოსახვევების, განსაკუთრებით კუთხეების ძალიან ზუსტი ჭრის საშუალებას.

ყველაზე ძლიერი მრავალრეჟიმიანი ბოჭკოვანი ლაზერი - ამავე მწარმოებლის ლითონის საჭრელი მანქანა - 100 კვტ-ს აღწევს. სისტემა დაფუძნებულია არათანმიმდევრული სხივის კომბინაციაზე, ამიტომ ის არ არის ულტრა მაღალი ხარისხის სხივი. ეს გამძლეობა ხდის ბოჭკოვანი ლაზერების მიმზიდველობას ინდუსტრიისთვის.

ბეტონის ბურღვა

4KW მრავალრეჟიმიანი ბოჭკოვანი ლაზერის გამოყენება შესაძლებელია ბეტონის ჭრისა და ბურღვისთვის. რატომ არის ეს საჭირო? როდესაც ინჟინრები ცდილობენ მიაღწიონ მიწისძვრის წინააღმდეგობას არსებულ შენობებში, ბეტონის მიმართ ძალიან ფრთხილად უნდა იყოთ. თუ მასში დამონტაჟებულია ფოლადის არმატურა, მაგალითად, ჩვეულებრივი ჩაქუჩით ბურღვა შეიძლება გატყდეს და დაასუსტოს ბეტონი, მაგრამ ბოჭკოვანი ლაზერები ჭრიან მას დატეხვის გარეშე.

Q კვანტური გენერატორები Q- გადართვის ბოჭკოთი გამოიყენება, მაგალითად, მარკირებისთვის ან ნახევარგამტარული ელექტრონიკის წარმოებაში. ისინი ასევე გამოიყენება დიაპაზონში: ხელის ზომის მოდულები შეიცავს თვალისთვის უსაფრთხო ბოჭკოვანი ლაზერებს სიმძლავრით 4 კვტ, სიხშირით 50 kHz და პულსის სიგანე 5-15 ns.

ზედაპირის მკურნალობა

არის დიდი ინტერესი მცირე ბოჭკოვანი ლაზერების მიმართ მიკრო და ნანომაქინინგისთვის. ზედაპირული ფენის მოხსნისას, თუ პულსის ხანგრძლივობა 35 ps-ზე მოკლეა, არ ხდება მასალის გაფცქვნა. ეს ხელს უშლის დეპრესიების წარმოქმნას დასხვა არასასურველი ნივთები. Femtosecond pulses წარმოქმნის არაწრფივ ეფექტებს, რომლებიც არ არის მგრძნობიარე ტალღის სიგრძის მიმართ და არ ათბობს მიმდებარე სივრცეს, რაც საშუალებას აძლევს მუშაობას მიმდებარე ტერიტორიების მნიშვნელოვანი დაზიანების ან შესუსტების გარეშე. გარდა ამისა, ხვრელების გაჭრა შესაძლებელია სიღრმისა და სიგანის მაღალი თანაფარდობით, მაგალითად, სწრაფად (მილიწამებში) მცირე ხვრელების გაკეთება 1 მმ უჟანგავი ფოლადისაგან 800 fs იმპულსების გამოყენებით 1 MHz-ზე.

შეიძლება ასევე გამოიყენოთ გამჭვირვალე მასალების ზედაპირის დასამუშავებლად, როგორიცაა ადამიანის თვალები. თვალის მიკროქირურგიაში ფლაპის მოსაჭრელად, ფემტოწამის პულსები მჭიდროდ არის ფოკუსირებული მაღალი დიაფრაგმის ობიექტივით თვალის ზედაპირის ქვემოთ, ზედაპირის დაზიანების გარეშე, მაგრამ ანადგურებს თვალის მასალას კონტროლირებად სიღრმეზე. რქოვანას გლუვი ზედაპირი, რომელიც აუცილებელია მხედველობისთვის, ხელუხლებელი რჩება. ქვემოდან გამოყოფილი ფლაპის აწევა შესაძლებელია ზედაპირული ექსიმერული ლაზერული ლინზების ფორმირებისთვის. სხვა სამედიცინო აპლიკაციები მოიცავს ზედაპირული შეღწევადობის ქირურგიას დერმატოლოგიაში და გამოყენებას ოპტიკური თანმიმდევრული ტომოგრაფიის ზოგიერთ სახეობაში.

ფემტოწამის ლაზერები

Femtosecond კვანტური გენერატორები გამოიყენება მეცნიერებაში აგზნების სპექტროსკოპიისთვის ლაზერული დაშლით, დროში გადაჭრილი ფლუორესცენტული სპექტროსკოპიისთვის, ასევე ზოგადი მასალების კვლევისთვის. გარდა ამისა, ისინი საჭიროა ფემტოწამის სიხშირის წარმოებისთვისმეტროლოგიასა და ზოგად კვლევაში საჭირო სავარცხლები. მოკლევადიან პერსპექტივაში ერთ-ერთი რეალური პროგრამა იქნება ატომური საათები ახალი თაობის GPS თანამგზავრებისთვის, რაც გააუმჯობესებს პოზიციონირების სიზუსტეს.

ერთი სიხშირის ბოჭკოვანი ლაზერი იწარმოება 1 kHz-ზე ნაკლები სპექტრული ხაზის სიგანით. ეს არის შთამბეჭდავად პატარა მოწყობილობა, რომლის გამომავალი სიმძლავრე მერყეობს 10 მვტ-დან 1 ვტ-მდე. ის პოულობს გამოყენებას კომუნიკაციების, მეტროლოგიის (მაგალითად, ბოჭკოვანი გიროსკოპების) და სპექტროსკოპიის სფეროში.

რა არის შემდეგი?

რაც შეეხება სხვა R&D აპლიკაციებს, კიდევ ბევრი სხვა არის შესწავლილი. მაგალითად, სამხედრო განვითარება, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა სფეროებში, რომელიც მოიცავს ბოჭკოვანი ლაზერის სხივების გაერთიანებას ერთი მაღალი ხარისხის სხივის მისაღებად თანმიმდევრული ან სპექტრული კომბინაციის გამოყენებით. შედეგად, მეტი სიმძლავრე მიიღწევა ერთრეჟიმიან სხივში.

ბოჭკოვანი ლაზერების წარმოება სწრაფად იზრდება, განსაკუთრებით საავტომობილო ინდუსტრიის საჭიროებებისთვის. ბოჭკოვანი მოწყობილობები ასევე იცვლება ბოჭკოვანი მოწყობილობებით. ღირებულებისა და შესრულების ზოგადი გაუმჯობესების გარდა, ფემტოწამის კვანტური გენერატორები და სუპერკონტინიუმური წყაროები სულ უფრო პრაქტიკული ხდება. ბოჭკოვანი ლაზერები სულ უფრო ნიშანდება და ხდება სხვა ტიპის ლაზერების გაუმჯობესების წყარო.