Viele Laser ermöglichen es dem Bediener, die Ausgangswellenlänge im UV nach Bedarf auf den IR -Wellenlängenbereich einzustellen oder zu ändern. Nach unserer vorherigen Diskussion darüber, wie abstimmbare Laser implementiert werden, werden in diesem Artikel die Typen und Anwendungen für einstellbarer Laser ausführlich erörtert.
Anwendungen unter Verwendung einstellbarer Laser fallen im Allgemeinen in zwei breite Kategorien: solche, in denen ein Einzel- oder Multi-Line-Laser mit fester Wellenlänge nicht die gewünschte diskrete Wellenlänge oder Wellenlängen bereitstellen kann, und solche, bei denen die Laserwellenlänge während der Experimente oder Tests kontinuierlich abgestimmt werden muss, wie z. B. in Spektroskopie- und Pumpenprob-Experimenten.
Viele Arten von einstellbaren Lasern können eine einstellbare kontinuierliche Welle (CW), Nanosekunden-, Pikosekunden- oder Femtosekunden -Impulsausgänge erzeugen. Ihre Ausgangseigenschaften werden durch das verwendete Lasergewinnmedium bestimmt.
Eine grundlegende Anforderung für einstellbare Laser besteht darin, dass sie Laserlicht über einen weiten Bereich von Wellenlängen emittieren können. Spezielle Optik kann verwendet werden, um eine bestimmte Wellenlänge oder eine bestimmte Wellenlängenbande aus dem Emissionsband des abstimmbaren Lasers auszuwählen.
Es gibt eine Vielzahl von Gewinnmaterialien, die einstellbare Laser erzeugen können, von denen die häufigsten organischen Farbstoffe und Titan -Saphirkristalle (Ti: Saphir) sind. Bei diesen beiden Gewinnmaterialien werden Argon-Ionen (AR+) -Laser oder von Frequenz doppelte Neodymion (nd 3+) Laser aufgrund ihrer effizienten Absorption von Pumpenlicht bei ungefähr 490 nm als Pumpenquelle verwendet.
Farbstoffmoleküle können verwendet werden, um Wellenlängen im ultravioletten bis sichtbaren (UV-Vis-) Bereich zu erzeugen. Das Umschalten zwischen vielen verschiedenen Farbstoffmolekülen ist jedoch erforderlich, um einen breiten Stimmbereich zu erreichen, wodurch der Prozess ziemlich umständlich und komplex ist. Im Gegensatz dazu können Festkörperlaser mit nur einem Laserverstärkungsmaterial (z. B. dielektrischen Kristallen) einen breiten Stimmbereich erreichen, wodurch die Notwendigkeit häufiger Farbstoffänderungen beseitigt werden.
Derzeit hat sich Titanium Sapphire als primäres einstellbares Lasergewinnmaterial mit einem breiten Emissionsspektrum von 680 bis 1100 nm herausgestellt, das kontinuierlich abgestimmt werden kann, und ein Ausgang, der in die UV-Vis-Spektralbereich oder in die IR-Spektralregion konvertiert werden kann. Diese Eigenschaften ermöglichen eine breite Palette von Anwendungen in Chemie und Biologie.
Einstellbares CW stehende Wellenlaser
Konzeptionell ist der CW Standing Wave Laser die einfachste Laserarchitektur. Es besteht aus einem hochreflektierenden Spiegel, einem Verstärkungsmedium und einem Ausgangskopplerspiegel (siehe Abbildung 1), der CW -Ausgang unter Verwendung einer Vielzahl von Laserverstärkungsmedien liefert. Um die Abstimmung zu erreichen, muss das Verstärkungsmedium ausgewählt werden, um den Zielwellenlängenbereich abzudecken.
Abbildung 1: Schema eines CW-Stehwellenlasers auf Titan-Saphir-Basis. Ein doppelbrechender Abstimmfilter wird angezeigt.
Viele fluoreszierende Farbstoffe können verwendet werden, um die Laserwellenlänge auf den gewünschten Bereich abzustimmen. Der Hauptvorteil von Farbstofflasern ist die Fähigkeit, einen weiten Bereich von Wellenlängen im UV-Vis-Band zu decken, aber der Nachteil besteht darin, dass die Verwendung eines einzelnen Farbstoff/Lösungsmittels nur eine schmale Wellenlängen-Stimmfähigkeit bietet. Im Gegensatz dazu haben Festkörper-Titan-Saphirlaser den Vorteil, einen breiten Wellenlängenabstimmungsbereich mit einem einzigen Gewinnmedium zu bieten, aber den Nachteil, nur in der Lage zu sein, im Nahinfrarot-Band (NIR) von 690 bis 1100 nm betrieben zu werden.
Für beide Verstärkungsmedien wird die Wellenlängenabstimmung durch passive Wellenlängenstabilisierungselemente erreicht. Der erste ist der mehrfach Platten-Birfringent-Filter oder der Lyot-Filter. Dieser Filter moduliert die Verstärkung, indem sie eine hohe Übertragung bei einer bestimmten Wellenlänge bereitstellt und so den Laser dazu zwingt, bei dieser Wellenlänge zu arbeiten.
Die Abstimmung erfolgt durch Drehen dieses doppelbrechenden Filters. Obwohl einfach, ermöglicht der CW -Standwellenlaser mehrere Längsmodi. Dies erzeugt eine Linienbreite von etwa 40 GHz mit voller Gewinnhöhe (halb Höhe (<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.
Einstellbarer CW -Ringlaser
Seit den frühen 1980er Jahren werden Ringlaser verwendet, um über einen einzelnen Längsmodus mit einer spektralen Bandbreite im Kilohertz -Bereich einen einstellbaren CW -Ausgang zu erzielen. Ähnlich wie bei Standing Wave -Lasern können abstimmbare Ringlaser Farbstoffe und Titan -Saphir als Gain -Media verwenden. Farbstoffe sind in der Lage, sehr schmale Linienbreiten von zu liefern<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.
Nach Heisenbergs Unsicherheitsprinzip, da die Definition von Energie genauer wird, wird die im Impulsbreit festgelegte Pulsbreite weniger präzise. Für stehende Wellen -CW -Laser definiert die Hohlraumlänge die Menge an Energie, die als diskreter Längsmodus zulässig ist. Wenn die Hohlraumlänge kürzer ist, ermöglichte die Anzahl der Längsmodi, was zu einer breiteren, weniger definierten Ausgangslinienbreite führte.
In der Ringkonfiguration kann der Laserhohlraum als unendlich langer Hohlraum angesehen werden und die Energie kann genau definiert werden. Im Hohlraum ist nur ein einzelner Längsmodus vorhanden. Um Einzelmodusbetriebsbedingungen zu erreichen, sind insbesondere mehrere optische Elemente erforderlich (siehe Abb. 2).
Abbildung 2: Optisches Layout eines ringförmigen Titan-Saphirlasers mit einem externen Referenzhohlraum.
Zunächst wird ein Faraday -Isolator in die Hohlheit eingeführt, um sicherzustellen, dass die Intrakavitationsphotonen immer dem gleichen Weg folgen. Eine standardisierte Intrakavitation wird verwendet, um die Ausgangslinienbreite weiter zu reduzieren. Im Gegensatz zu stehenden Wellenlaserhohlräumen gibt es keine Endspiegel in der Ringkonfiguration. Die Photonen zirkulieren kontinuierlich innerhalb der Laserhöhle. Zweitens muss die Hohlraumlänge stabilisiert werden, um mechanische Veränderungen zu korrigieren, die durch Umweltschwankungen wie Wärme oder Schwingung verursacht werden.
Um die ultra-narbene Spektralbandbreite zu erreichen, kann der Hohlraum unter Verwendung einer von zwei Methoden stabilisiert werden: Eine Methode verwendet mechanische piezoelektrische Spiegel, um die Hohlraumlänge mit einer Reaktionszeit in der Kilohertz-Reichweite zu stabilisieren, und die andere Methode verwendet Electrooptical (EO) -Modulatoren, um die Reaktionszeiten in der Megahertz-Reichweite zu erreichen. Mehrere spezialisierte Labor -Setups haben gezeigt, dass die Spektralbandbreite in Hertz gemessen werden kann. Der Schlüsselfaktor bei der Bestimmung der spektralen Auflösung der Ringhöhle ist die externe Frequenzreferenzhohlheit. Wie in Abbildung 2 gezeigt, wird ein Referenzhohlraum verwendet, um das Signal zu erzeugen, das zur Stabilisierung der Laserhohlraumlänge erforderlich ist. Dieser externe Referenzhohlraum muss aus Umgebungsschwankungen isoliert werden, die durch Temperatur, mechanische Schwingungen und akustisches Rauschen verursacht werden. Die Referenzhohlheit sollte gut von der Ringlaserhohlheit selbst getrennt sein, um eine unbeabsichtigte Kopplung zwischen beiden zu vermeiden. Das Referenzsignal wird unter Verwendung der Pound-Drever-Halle-Methode verarbeitet.
Modusverriegelte Quasi-Continuum-Laser
Für viele Anwendungen sind die genau definierten zeitlichen Eigenschaften der Laserleistung wichtiger als die genau definierte Energie. Tatsächlich erfordert das Erreichen von kurzen optischen Impulsen eine Hohlraumkonfiguration, bei der viele Längsmodi gleichzeitig mitschwingen. Wenn diese zirkulierenden Längsmodi eine feste Phasenbeziehung innerhalb der Laserhohlheit aufweisen, ist der Laser mit dem Modus gesperrt. Dies wird eine einzelne Impuls realisieren, die im Hohlraum schwankt, mit einer Periode, die durch die Laserhohllänge definiert ist.
Die aktive Modussperre kann unter Verwendung eines akustooptischen Modulators (AOM) oder eines passiven Modusstars durch ein Kerr-Objektiv erreicht werden. Ersteres, das in den 1980er Jahren beliebter wurde, nutzt die Intrakavitation AOM als vorübergehende Verschluss, der sich mit der Hälfte der Hohlraumlänge öffnet und schließt. Mit dieser Methode können Hunderte von Pikosekunden erreicht werden. In den letzten Jahrzehnten benötigten wissenschaftliche Anwendungen eine verbesserte zeitliche Auflösung und damit kürzere Impulse.
Synchron gepumpte Farbstofflaser bieten eine praktikable Methode zum Abtauchen der Mittelwellenlänge und zum Verkürzen des optischen Impulses um eine Größenordnung (auf zehn Pikosekunden). Um dies zu erreichen, muss der Farbstofflaserhohlraum die gleiche Hohlraumlänge wie der mit Modus gesperrte Pumpenlaser aufweisen. Die Pump- und Farbstofflaserimpulse treffen sich mit dem Gewinnmedium, um angeregte Strahlung aus den Farbstoffmolekülen zu erzeugen. Der Laserausgang wird stabilisiert, indem die Farbstofflaserhohllänge eingestellt wird. Synchronisierte Pumpkonfigurationen können auch verwendet werden, um optische parametrische Oszillatoren (OPOs) (unten diskutiert) zu fahren.
Der Titan-Laser mit dem Sapphire-Modus ist ein Beispiel für den passiven Kerr-Lens-Modusverschluss (siehe Abbildung 3). Bei diesem Ansatz werden Impulse durch Verstärkungsmodulation erzeugt und der Brechungsindex des Titan -Saphirs hängt von der Intensität ab.
Im Prinzip ist die Spitzenintensität in Gegenwart des Impulses höher, wenn sich der Puls durch das Gewinnmedium ausbreitet. Dies schafft eine passive Linse, die den Impulsstrahl enger fokussiert und die Verstärkung effizienter extrahiert, bis die gleichzeitige Resonanz der CW -Modi im Hohlraum gleichzeitig die gleichzeitige Resonanz unterstützt. Mechanische Störungen des Hohlraums werden verwendet, um Intensitätspikes zu induzieren, um die Modusverriegelung zu initiieren. Dieser Ansatz ermöglichte es dem Titan -Saphir, Impulse von nur 4 fs zu produzieren.
Abbildung 3: In einem mit dem Modus gesperrten Titan-Sapphire-Laser wird die Mittelwellenlänge durch Verschieben des zwischen den beiden dispersiven Prismen befindlichen Stimmschlitzes eingestellt.
Es ist erwähnenswert, dass Bandbreiten von mehr als 300 nm zu einem einzigen Impuls kombiniert werden können. Nach Heisenbergs Unsicherheitsprinzip erfordern kürzere Impulse mehr Längsmodi. Daher muss der Laserhohlraum eine ausreichende Dispersionskompensation der Hohlraumoptik aufweisen, um die für die stabile Modusverriegelung erforderliche Phasenbeziehung aufrechtzuerhalten. Wie in Abbildung 3 gezeigt, werden der Hohlraum die kompensierende Prismen hinzugefügt, um eine konstante Phasenbeziehung zu gewährleisten. Mit dieser Methode können Impulse von bis zu 20 fs erhalten werden. Um kürzere Impulse zu produzieren, muss auch höhere Ordnung entschädigt werden. Diese Kompensation wird unter Verwendung eines optischen Chirp-Objektivs erreicht, um die für die stabile Modusstärke erforderliche Phasenbeziehung aufrechtzuerhalten.
Da die Modussperrung des Chirped-Objektivs mit kürzeren Impulsen (höhere Intensität) am effektivsten ist, eignet sich diese Methode hauptsächlich für die Erzeugung von Femtosekundenimpulsen. Im Bereich von 100 fs ~ 100 ps kann eine hybride Methode, die als regenerativer Modusgeschaltung bezeichnet wird, verwendet werden. Diese Methode verwendet Intracavity AOM und den Kerr -Effekt. Die AOM-Antriebsfrequenz wird aus Echtzeitmessungen der Hohlraum-Wiederholungsfrequenz abgeleitet, und ihre Amplitude hängt von der Impulsdauer ab. Wenn die gewünschte Pulsbreite zunimmt und der Kerr -Effekt abnimmt, nimmt die stabilisierte AOM -Amplitude zu, um die Modusverriegelung zu unterstützen. Infolgedessen kann die regenerative Modussperre über einen weiten Bereich von 20 fs bis 300 ps unter Verwendung eines einzelnen Lasersystems eine stabile, einstellbare Leistung liefern.
In den späten neunziger Jahren ermöglichte die regenerative Modusstärke den ersten einstellbaren All-in-One-computergesteuerten Titan-Sapphire-Laser. Diese Innovation machte die Technologie für ein breiteres Spektrum von Forschern und Anwendungen zugänglicher. Fortschritte bei der Multiphotonen -Bildgebung wurden zum großen Teil durch technologische Fortschritte getrieben. Femtosekunden -Laserimpulse stehen jetzt Biologen, Neurowissenschaftlern und Ärzten zur Verfügung. Im Laufe der Jahre wurden eine Reihe technologischer Fortschritte erzielt, die zum allgemeinen Einsatz von Titan -Saphirlasern bei Bioimaging geführt haben.
Ultraast Ytterbium -Laser
Trotz des breiten Nutzens von Titan -Saphirlasern erfordern einige Bioimaging -Experimente längere Wellenlängen. Typische Zwei-Photonen-Absorptionsprozesse werden durch Photonen bei einer Wellenlänge von 900 nm angeregt. Da längere Wellenlängen weniger Streuung bedeuten, können längere Anregungswellenlängen biologische Experimente, die tiefere Bildtiefen erfordern, effektiver fördern.
Es ist auch wichtig, die Wellenlänge der nachfolgenden fluoreszierenden Photonen des Farbstoffs zu berücksichtigen, der an die biologische Probe gebunden ist. Die Wellenlänge solcher fluoreszierenden Photonen beträgt typischerweise im 450 bis 550 nm Band, was anfälliger für Streuungen ist. Daher wurden mehrere fluoreszierende Marker entwickelt, die infrarotwellenlängen schrittweise absorbieren. Um diese Anforderung zu erfüllen, hat die Branche ein all-in-eins-, computergesteuerter, synchron gepumptes OPO entwickelt, das von einem 1045 nm ytterbium-Laser mit Ausgangswellenlängen im Bereich von 680 bis 1300 nm angetrieben wird. Für die Multiphotonen -Bildgebung bietet diese Architektur eine deutlich höhere Leistungsalternative zu Titan -Saphirlasern.
Ultraastverstärker
Die obigen Beispiele erzeugen ultraschnelle Impulse im Energiebereich Nano-Joule (NJ). Viele Anwendungen erfordern jedoch höhere Energiequellen mit stimmbarem Energie. Da die Wellenlängenumwandlung ein nichtlinearer Prozess ist, hängt die Effizienz von der verfügbaren Energie ab. Für diese Anwendungen können verschiedene Techniken verwendet werden, um die Energie und Abstimmung von ultraschnellen Lasern zu erhöhen.
Die Amplifikation von ultraschnellen Impulsen kann in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: mehrstufige Verstärkung und regenerative Amplifikation. Ersteres hat den Vorteil, dass sehr hohe Energien (100 mJ) mit sehr niedrigem Eingang erreicht werden können, aber wiederholte Durchläufe durch die Verstärkungsstufe die Qualität der Ausgangsstrahlqualität abbauen. Daher ist die regenerative Amplifikation die bevorzugte Methode zur Erzeugung von Impulsenergien auf der Skala von Microjoule (µJ) oder Millijoule (MJ).
Im Allgemeinen wird die ultraschnelle Impulsamplifikation durch Verstärkungsverstärkungsverstärker für Chirped-Pulse erreicht (siehe Abb. 4). Der Prozess beginnt mit einem mit dem Modus gesperrten Oszillator mit Femtosekundenpulsdauer, dh einem Samenlaser. Es ist entscheidend, dass der Samenlaser eine ausreichende Bandbreite aufweist, damit die Pulsdauer rechtzeitig gedehnt oder zwitschern werden kann. Das optische Chirping erfolgt infolge verschiedener Lichtfarben und fährt mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch das optische Material. Im Allgemeinen reist rotes Licht schneller als blaues Licht. Zum Beispiel führt ein Verbreiterung ein positives rotes Licht vor blauem Licht ein, um die Wellenlängenkomponenten in Zeit und Raum zu trennen. Eine Pulsverbreiterung ist erforderlich, um die starke Spitzenkraft von Femtosekundenimpulsen im Millijoule-Maßstab zu verringern. Nach der Erweiterung werden Impulse von fast 300 ps in den regenerativen Laserhohlraum der zweiten Stufe gerichtet. Der letzte Schritt besteht darin, ein zweites Gitter zu verwenden, um ein negatives Chirp einzuführen und den amplifizierten Impuls zu rekonstruieren. Der gesamte Prozess ist in Abb. 4 dargestellt.
Abbildung 4: Zwitschernpulsverstärkung
Heute verwenden die meisten regenerativen Verstärker Titan -Saphir, aber andere Gewinnmedien (z. B. ytterbium) werden immer beliebter. Bei beiden Gewinnmedien haben die Verstärker eine relativ enge Abstimmbarkeit, wobei der Titan -Saphir einen Abstimmbereich von etwa 780 bis 820 nm hat, was ihre Nützlichkeit in Spektroskopieanwendungen einschränkt. Um diese Einschränkung zu überwinden, stehen mehrere Frequenzumwandlungsmethoden zur Verfügung.
Die Umwandlung von Harmonic Frequency ist die einfachste Möglichkeit, die Wellenlänge eines ultraschnellen Oszillators oder eines ultraschnellen Verstärkungssystems abzustimmen. Im Prinzip werden die Vorfallphotonen auf ein ganzzahliges Vielfaches der grundlegenden Frequenz übertragen. Für Titan -Sapphire (grundlegende Stimmbereich 700 ~ 1000 nm) beträgt der Stimmbereich der zweiten Harmonischen 350 ~ 500 nm, die dritte Harmonische beträgt 233 ~ 333 nm und die vierte Harmonische beträgt 175 ~ 250 nm. In der Praxis ist die Abstimmung der vierten Harmonischen aufgrund der Absorption durch die harmonischen Kristalle auf 200 nm begrenzt. Für Anwendungen, die eine Wellenlänge außerhalb dieses Bereichs erfordern, wobei der Parameter für Anwendungen, die Wellenlängen über diesen Bereich hinaus erfordert, sind Parameterkonvertierungsoptionen erforderlich.
Ultraast OPO und OPA
Obwohl der ultraschnelle Impulsausgang multipliziert oder sogar verdreifacht werden kann, hinterlässt der 700 bis 1000-nm-Abstimmbereich des Titan-Saphir-Saphirs eine Wellenlänge in den UV-Vis- und IR-Spektralregionen. Für Experimente, die ultraschnelle Impulse mit Wellenlängen "in diesen" leeren "Regionen" erfordern, sind die Parameter erforderlich. Diese Methode wandelt ein einzelnes Hochenergie-Photon in zwei energiereiche Photonen um: ein Signalphoton und ein Idler-Photon (siehe Abbildung 5).
Abbildung 5: Schema der parametrischen Down-Conversion.
Die Energieverteilung zwischen diesen beiden Photonen kann vom Benutzer konfiguriert werden. In einer typischen parametrischen Konfiguration, die auf dem Titan-Saphir basiert, kann das einfallende Photon mit einer Wellenlänge von 800 nm von etwa 1200 nm bis 2600 nm ständig eingestellt werden. Seit der Down-Parameter-Umwandlung ist ein nichtlinearer Prozess. Die Umwandlungseffizienz kann zu einem Problem werden. Um diese Einschränkung zu überwinden, wird auf nanofokaler Energieebene ein optischer parametrischer Oszillator (OPO) und ein optischer parametrischer Verstärker (OPA) auf Millifokalenergieebene verwendet.
Im OPO -Hohlraum besteht Licht aus einem kurzen Impuls, der sich durch den Hohlraum hin und her ausbreitet. Im Gegensatz zur oben beschriebenen Farbstofflaserkonfiguration ist das Aktivierungsmedium jedoch ein nichtlinearer Kristall und speichert keine Verstärkung. Der OPO -Kristall konvertiert Photonen nur in Gegenwart eines Pumpenimpulses. Eine erfolgreiche Funktion eines ultraschnellen OPO erfordert, dass die Impulse der Pumpequelle gleichzeitig mit dem Leerlauf und den Signalphotonen, die um den OPO -Hohlraum zirkulieren, zum Kristall kommen. Mit anderen Worten, ein Titan-Saphirlaser mit fester Wellenlänge und ein ultraschnelles OPO muss genau die gleiche Hohlraumlänge haben.
Das Layout eines typischen ultraschnellen OPO ist in Abbildung 6 dargestellt. Phasenanpassung und Hohlraumlänge wählt automatisch die gewünschte Wellenlänge aus und stellt sicher, dass die IntraVity Roundtrip-Zeit für diese Wellenlänge bei 80 MHz gehalten wird, was dem Titanium-Saphirpumpenlaser entspricht. In diesem Beispiel wird das OPO von der zweiten Harmonischen des Titan -Saphirpumpenlasers angetrieben. Der resultierende 400 -nm -Strahl erzeugt Signal- und Lower -Ausgänge mit einer Gesamtwellenlängenabdeckung von 490 bis 750 nm (Signalausgang) und 930 nm bis 2,5 µm (Lower -Ausgang) mit einer Impulsbreite von weniger als 200 f. In Kombination mit dem Titan -Sapphire -Fundament -Stimmbereich von 690 bis 1040 nm deckt das System einen Wellenlängenbereich von 485 nm bis 2,5 µm ab. Reichweite. Typische Anwendungen umfassen Solitonstudien, zeitaufgelöste Schwingungsspektroskopie und ultraschnelle Pumpenprobenexperimente.
Abbildung 6: In einem synchron gepumpten optischen parametrischen Oszillator (OPO) wird die Mittelwellenlänge durch Einstellen des Phasenanpassungswinkels des nichtlinearen Kristalls variiert.
Der OPA verwendet den gleichen nichtlinearen optischen Prozess, aber da der Pumpenimpuls eine höhere Spitzenleistung aufweist, ist ein optischer Resonator für eine effiziente Wellenlängenumwandlung nicht erforderlich. Ein kleiner Teil des Strahls vom ultraschnellen Verstärker wird auf eine Saphirplatte konzentriert, um ein weißes Licht -Kontinuumsspektrum zu erzeugen. Das weiße Lichtkontinuumspektrum wird in einen OPA -Kristall (normalerweise ein Bariumboratkristall) ausgesät und mit dem Rest des ultraschnellen Verstärkungsstrahls gepumpt. Ein einzelner Durchgang des Strahls durch das OPA erzeugt eine Größenordnung amplifizierten Signal und streunendem Licht. Die mittlere Wellenlänge des Ausgangslichts wird erneut durch die Phasenanpassungsbedingungen des Kristalls gesteuert, und die spektrale Bandbreite wird normalerweise durch die Bandbreite der Pumpe und Saatgutbalken oder die empfangene Bandbreite des Kristalls bestimmt.
Dieser OPA kann im Femtosekunden- oder Pikosekundenbereich mit Energien von bis zu ein paar Millijoule pro Puls betrieben werden. Bei diesen Energienebenen kann das resultierende Signal- und Idlerlicht in ihre Harmonischen oder durch Summe und/oder Differenzfrequenzmischung umgewandelt werden.
OPAs mit Millijoule -Puls -Energien können Photonen von der 190 nm tiefen Ultraviolett bis zur weit in den weit verbreiteten Infrarot -Spektralregion erzeugen. Diese Geräte ermöglichen viele spektroskopische Anwendungen wie transiente Absorptionsspektroskopie, Fluoreszenzaufwand, 2D -Infrarotspektroskopie und hohe harmonische Erzeugung.
Abschluss
Einstellbare Laser werden jetzt in vielen wichtigen Anwendungen verwendet, die von der Grundlagenforschung bis hin zu Laserherstellung sowie Lebens- und Gesundheitswissenschaften reichen. Das derzeit verfügbare Technologien ist groß. Beginnend mit einfachen CW-stimmbaren Systemen können ihre schmalen Linienbreiten für hochauflösende Spektroskopie-, Molekül- und Atom-Fangen- und Quantenoptik-Experimente verwendet werden, die modernen Forschern kritische Informationen liefern.
Weiterentwickelte ultraschnelle Verstärkersysteme verwenden energiereiche, Pikosekunden- und Femtosekunden-Laserimpulse, um die Laserausgabe im UV-Rechenbänder zu erzeugen. Diese ultraschnellen Laser sind entscheidend für das Verständnis von hoher Energienphysik, hoher Harmonischer und transienter Spektroskopie. Der breite Stimmbereich bedeutet, dass dasselbe Lasersystem verwendet werden kann, um einen unendlichen Experimentebereich in der elektronischen und Schwingungsspektroskopie zu untersuchen. Die heutigen Laserhersteller bieten Lösungen vom Typ One-Stop-Shop an und bieten Laserausgaben, die mehr als 300 nm im Nanofokal-Energiebereich übernehmen. Weiterentwickelte Systeme umfassen einen beeindruckend breiten Spektralbereich von 200 bis 20, 000 nm im Mikrofokus- und Millifokus -Energiebereich.
