تسمح العديد من الليزر للمشغل بضبط أو تغيير طول موجة الإخراج في نطاق الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة فوق البنفسجية على النحو المطلوب. متابعة من مناقشتنا السابقة حول كيفية تنفيذ الليزر القابل للضبط ، ستناقش هذه المقالة بالتفصيل أنواع وتطبيقات الليزر القابلة للضبط.
تنقسم التطبيقات التي تستخدم الليزر القابل للضبط عمومًا إلى فئتين عريضتين: تلك التي لا يستطيع فيها ليزر الطول الموجي الواحد أو متعدد الخطوط توفير الطول الموجي المنفصل المطلوب أو الأطوال الموجية ، وتلك التي يجب أن يتم فيها ضبط الطول الموجي بالليزر بشكل مستمر أثناء التجارب أو الاختبارات ، كما هو الحال في تجارب التحليل الطيفي والمضخ.
العديد من أنواع الليزر القابلة للضبط قادرة على إنتاج موجة مستمرة قابلة للضبط (CW) ، أو نبض نانو ثانية ، أو بيكوسيكوند ، أو فيمتوثانية. يتم تحديد خصائص الإخراج الخاصة بهم بواسطة وسيط كسب الليزر المستخدمة.
من المتطلبات الأساسية لليزر القابل للضبط أنها قادرة على انبعاث ضوء الليزر على مجموعة واسعة من الأطوال الموجية. يمكن استخدام البصريات الخاصة لتحديد طول موجي معين أو نطاق من الأطوال الموجية من نطاق انبعاث الليزر القابل للضبط.
هناك مجموعة متنوعة من مواد الكسب القادرة على إنتاج الليزر القابل للضبط ، والأكثر شيوعًا هي الأصباغ العضوية وبلورات الياقوت التيتانيوم (TI: الياقوت). في حالة هذين المواد الكسب ، يتم استخدام الليزر الأرجون أيون (AR+) أو ليزر النيوديميوم المغطى بالتردد (ND 3+) كمصدر للمضخة بسبب امتصاصها الفعال لضوء المضخة عند حوالي 490 نانومتر.
يمكن استخدام جزيئات الصبغة لإنتاج أطوال موجية في نطاق الأشعة فوق البنفسجية إلى نطاق المرئي (UV-VIS). ومع ذلك ، يلزم التبديل بين العديد من جزيئات الصبغة المختلفة لتحقيق نطاق ضبط واسع ، مما يجعل العملية مرهقة ومعقدة للغاية. في المقابل ، يمكن أن تحقق الليزر في الحالة الصلبة نطاق ضبط واسع باستخدام مادة كسب ليزر واحدة فقط (على سبيل المثال ، بلورات عازلة) ، مما يلغي الحاجة إلى تغييرات الصبغة المتكررة.
في الوقت الحالي ، ظهرت التيتانيوم الياقوت كمواد كسب الليزر القابلة للضبط ، مع طيف انبعاث واسع من 680 إلى 1100 نانومتر يمكن ضبطه بشكل مستمر وإخراج يمكن تحويله إلى النطاق الطيفي للأشعة فوق البنفسجية أو أسفله إلى المنطقة الطيفية للأشعة تحت الحمراء. تتيح هذه الخصائص مجموعة واسعة من التطبيقات في الكيمياء والبيولوجيا.
قابلة للضبط CW Lasers Wave Lasers
من الناحية المفاهيمية ، فإن ليزر موجة CW هو أبسط بنية الليزر. وهو يتألف من مرآة عاكسة للغاية ، ومتوسطة الكسب ، ومرآة مقرنة الإخراج (انظر الشكل 1) ، والتي توفر إخراج CW باستخدام مجموعة متنوعة من وسائل كسب الليزر. لتحقيق القابلية للنفق ، يجب اختيار وسيط الكسب لتغطية نطاق الطول الموجي المستهدف.
الشكل 1: تخطيطي لليزر موجة قائم على التيتانيوم. يظهر مرشح ضبط birefringent.
يمكن استخدام العديد من الأصباغ الفلورية لضبط الطول الموجي بالليزر إلى النطاق المطلوب. تتمثل الميزة الرئيسية لليزر الصبغة في تغطية مجموعة واسعة من الأطوال الموجية في نطاق الأشعة فوق البنفسجية ، ولكن العيب هو أن استخدام صبغة/مذيب واحد يوفر فقط إمكانية ضبط الطول الموجي الضيق. على النقيض من ذلك ، تتمتع الليزر الياقوت باليتانيوم الصلب بميزة توفير نطاق ضبط واسع الطول الموجي باستخدام وسيط كسب واحد ، ولكنه يكون له عيب في القدرة على العمل فقط في نطاق الأشعة تحت الحمراء (NIR) القريب من 690 إلى 1100 نانومتر.
لكلا الوسائط الكسب ، يتم تحقيق ضبط الطول الموجي عن طريق عناصر تثبيت الطول الموجي السلبي. الأول هو مرشح birefringent متعدد الطبقات أو مرشح Lyot. يعدل هذا المرشح المكسب من خلال توفير انتقال عالي بطول موجة محددة ، مما يجبر الليزر على العمل في هذا الطول الموجي.
يتم التوليف عن طريق تدوير هذا المرشح birefringent. على الرغم من أنها بسيطة ، إلا أن ليزر الموجة الدائمة CW يسمح بتوضيح ليزر طولية متعددة. هذا ينتج عرض خط حوالي 40 جيجاهرتز نصف عرض كامل (<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.
ليزر حلقة CW قابلة للضبط
منذ أوائل الثمانينيات من القرن الماضي ، تم استخدام الليزر الحلقي لتحقيق إخراج CW قابل للضبط من خلال وضع طولي واحد مع عرض النطاق الترددي الطيفي في نطاق كيلوهيرتز. على غرار ليزر الموجة الدائمة ، يمكن ليزر الحلقة ضبط الأصباغ والياقوتات التيتانيوم كوسائط كسب. الأصباغ قادرة على توفير خطوط خطية ضيقة للغاية من<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.
وفقًا لمبدأ عدم اليقين في Heisenberg ، حيث يصبح تعريف الطاقة أكثر دقة ، يصبح عرض النبض الذي يمكن تحديده أقل دقة. بالنسبة لليزر الموجة CW الدائمة ، يحدد طول التجويف مقدار الطاقة المسموح بها كوضع طولي منفصل. عندما يكون طول التجويف أقصر ، يزداد عدد الأوضاع الطولية المسموح به ، مما يؤدي إلى عرض خط إخراج أوسع أقل تحديدًا.
في تكوين الحلقة ، يمكن اعتبار تجويف الليزر تجويفًا طويلًا بلا حدود ويمكن تعريف الطاقة بدقة. فقط وضع طولي واحد موجود في التجويف. من أجل تحقيق ظروف تشغيل أحادية الوضع ، هناك حاجة إلى العديد من العناصر البصرية بشكل خاص (انظر الشكل 2).
الشكل 2: التصميم البصري لليزر الياقوت على شكل حلقة مع تجويف مرجعي خارجي.
أولاً ، يتم إدراج عزل فاراداي في التجويف لضمان أن فوتونات داخل التجارة تتبع دائمًا نفس المسار. يتم استخدام لاعبا اساسيا موحدة داخل الجوية لزيادة تقليل عرض خط الإخراج. على عكس تجاويف ليزر الموجة الدائمة ، لا توجد مرايا نهاية في تكوين الحلقة. تدور الفوتونات بشكل مستمر داخل تجويف الليزر. ثانياً ، يجب تثبيت طول التجويف لتصحيح أي تغييرات ميكانيكية ناتجة عن التقلبات البيئية مثل الحرارة أو الاهتزاز.
لتحقيق عرض النطاق الترددي الطيفي للغاية ، يمكن استقرار التجويف باستخدام إحدى الطرق: تستخدم إحدى الطرق المرايا الميكانيكية التي تعتمد على كهرضغطية لتحقيق استقرار طول التجويف مع وقت استجابة في نطاق Megahertz ، والطريقة الأخرى تستخدم المعدلات الكهربائية (EO) لتحقيق أوقات الاستجابة في نطاق Megahertz. أظهرت العديد من الإعدادات المختبرية المتخصصة أن عرض النطاق الترددي الطيفي يمكن قياسه في هيرتز. العامل الرئيسي في تحديد الدقة الطيفية لتجويف الحلقة هو تجويف مرجع التردد الخارجي. كما هو مبين في الشكل 2 ، يتم استخدام تجويف مرجعي لإنشاء الإشارة اللازمة لتحقيق الاستقرار في طول تجويف الليزر. يجب عزل هذا التجويف المرجعي الخارجي عن التقلبات البيئية الناجمة عن درجة الحرارة والاهتزازات الميكانيكية والضوضاء الصوتية. يجب فصل التجويف المرجعي جيدًا عن تجويف الليزر الحلقي نفسه لتجنب الاقتران غير المقصود بين الاثنين. تتم معالجة الإشارة المرجعية باستخدام طريقة هول الجنيه.
وضع ليزر شبه متكافئ الوضع
بالنسبة للعديد من التطبيقات ، فإن الخصائص الزمنية المحددة بدقة لإخراج الليزر أكثر أهمية من الطاقة المحددة بدقة. في الواقع ، يتطلب تحقيق النبضات البصرية القصيرة تكوين تجويف يتم فيه صدى العديد من الأوضاع الطولية في وقت واحد. عندما يكون لهذه الأوضاع الطولية المنتشرة علاقة طور ثابتة داخل تجويف الليزر ، يتم قفل الوضع بالليزر. سيدرك ذلك نبضًا واحدًا يتأرجح داخل التجويف مع فترة محددة بواسطة طول تجويف الليزر.
يمكن تحقيق قفل الوضع النشط باستخدام مُعدِّل صوتي (AOM) أو قفل الوضع السلبي من خلال عدسة Kerr. السابق ، الذي أصبح أكثر شعبية في الثمانينات ، يستخدم AOM داخل الجوية كصراع عابر يفتح ويغلق في نصف تردد طول التجويف. يمكن تحقيق نبضات من مئات البيكو ثانية باستخدام هذه الطريقة. في العقود القليلة الماضية ، تتطلب التطبيقات العلمية تحسين الدقة الزمنية وبالتالي نبضات أقصر.
توفر ليزر صبغة الصبغة المتزامنة طريقة قابلة للحياة لضبط الطول الموجي المركزي وتقصير النبض البصري بترتيب من حيث الحجم (لعشرات البيعقان). لإنجاز ذلك ، يجب أن يكون لتجويف ليزر الصبغة نفس طول التجويف مثل ليزر المضخة القفل. تلتقي نبضات الليزر المضخة والصبغة في وسيط كسب لإنتاج إشعاع متحمس من جزيئات الصبغة. يتم تثبيت إخراج الليزر عن طريق ضبط طول تجويف الليزر الصبغة. يمكن أيضًا استخدام تكوينات الضخ المتزامنة لدفع مذبذبات البارامترية البصرية (OPOS) (تمت مناقشتها أدناه).
يعد ليزر وضع الياقوت في التيتانيوم مثالاً على وضع وضع عدسة كير السلبي (انظر الشكل 3). في هذا النهج ، يتم توليد البقول عن طريق تعديل الكسب ويعتمد مؤشر الانكسار من الياقوت التيتانيوم على الشدة.
من حيث المبدأ ، مع انتشار النبض من خلال وسط الكسب ، تكون شدة الذروة أعلى في وجود النبض. هذا يخلق عدسة سلبية تركز شعاع النبض بإحكام أكثر ويستخلص الكسب بشكل أكثر كفاءة حتى لا يكون هناك مكسب لدعم الرنين المتزامن لأوضاع CW في التجويف. تُستخدم الاضطرابات الميكانيكية للتجويف للحث على ارتفاع الكثافة لبدء قفل الوضع. سمح هذا النهج للياقوتات التيتانيوم بإنتاج نبضات قصيرة مثل 4 fs.
الشكل 3: في ليزر الياقوت التيتانيوم المقفلة في الوضع ، يتم ضبط الطول الموجي المركزي عن طريق تحريك شق الضبط الموجود بين المنشورات المشتتة.
تجدر الإشارة إلى أنه يمكن دمج عرض النطاق الترددي لأكثر من 300 نانومتر في نبض واحد. وفقًا لمبدأ عدم اليقين في Heisenberg ، تتطلب النبضات الأقصر المزيد من أوضاع طولية. لذلك ، يجب أن يكون لتجويف الليزر تعويضات تشتت كافية من البصريات التجويف للحفاظ على علاقة الطور المطلوبة لقفل الوضع المستقر. كما هو مبين في الشكل 3 ، تتم إضافة تعويض المنشورات إلى التجويف لضمان علاقة مرحلة ثابتة. باستخدام هذه الطريقة ، يمكن الحصول على نبضات قصيرة مثل 20 fs. من أجل إنتاج نبضات أقصر ، يجب أيضًا تعويض تشتت الترتيب العالي. يتم تحقيق هذا التعويض باستخدام عدسة البرد الضوئية للحفاظ على علاقة الطور المطلوبة لقفل الوضع المستقر.
نظرًا لأن وضع وضع العدسة المغطاة أكثر فعالية مع نبضات أقصر (كثافة أعلى) ، فإن هذه الطريقة مناسبة بشكل أساسي لتوليد نبضات فيمتوثانية. في نطاق 100 fs ~ 100 ps ، يمكن استخدام طريقة هجينة تسمى قفل الوضع التجديدي. تستخدم هذه الطريقة intracavity AOM وتأثير Kerr. يتم اشتقاق تردد محرك AOM من قياسات في الوقت الفعلي لتردد تكرار التجويف ، وسعةها تعتمد على مدة النبض. مع زيادة عرض النبض المطلوب وتناقص تأثير KERR ، تزداد سعة AOM المستقرة لدعم قفل الوضع. نتيجة لذلك ، يمكن أن يوفر قفل الوضع التجديدي إخراجًا مستقرًا قابلًا للضبط على مدى واسع من 20 FS إلى 300 PS باستخدام نظام ليزر واحد.
في أواخر التسعينيات ، قام قفل وضع التجديد بتمكين أول ليزر من التيتانيوم الذي يسيطر على الكمبيوتر الذي يسيطر عليه الكمبيوتر. جعل هذا الابتكار التكنولوجيا في متناول مجموعة واسعة من الباحثين والتطبيقات. تم تحريك التقدم في التصوير المتعدد في جزء كبير من التقدم التكنولوجي. تتوفر نبضات ليزر Femtosecond الآن لعلماء الأحياء وعلماء الأعصاب والأطباء. تم إحداث عدد من التطورات التكنولوجية على مر السنين أدى إلى الاستخدام العام لليزر التيتانيوم الياقوت في التصوير الحيوي.
أشعة الليزر ytterbium ytterbium
على الرغم من الفائدة الواسعة لليزر التيتانيوم الياقوت ، فإن بعض تجارب التصوير الحيوي تتطلب أطوال موجية أطول. يتم تحمس عمليات امتصاص ثنائي الفوتون النموذجية من قبل الفوتونات بطول موجة 900 نانومتر. نظرًا لأن الأطوال الموجية الأطول تعني انتشارًا أقل ، فإن أطوال موجات الإثارة الأطول يمكن أن تدفع بشكل أكثر فعالية التجارب البيولوجية التي تتطلب أعماق تصوير أعمق.
من الأهمية بمكان النظر في الطول الموجي للفوتونات الفلورية اللاحقة للصبغة المرتبطة بالعينة البيولوجية. عادةً ما يكون الطول الموجي لفوتونات الفلورسنت في نطاق 450 إلى 550 نانومتر ، وهو أكثر عرضة للتشتت. لذلك ، تم تطوير العديد من علامات الفلورسنت التي تمتص الأطوال الموجية بالأشعة تحت الحمراء تدريجياً. لتلبية هذا المتطلبات ، طورت الصناعة OPO شاملة ، يتم التحكم فيها بشكل متزامن ، مدفوعًا بالليزر YTTERBIUM 1045 نانومتر مع أطوال موجية للإخراج في حدود 680 إلى 1300 نانومتر. بالنسبة للتصوير المتعدد ، توفر هذه البنية بديلاً أعلى بشكل ملحوظ لليزر التيتانيوم الياقوت.
مكبرات الصوت فائقة السرعة
الأمثلة أعلاه تنتج نبضات فائقة السرعة في نطاق الطاقة Nano-joule (NJ). ومع ذلك ، تتطلب العديد من التطبيقات مصادر إضاءة أعلى من طاقة قابلة للضبط. نظرًا لأن تحويل الطول الموجي هو عملية غير خطي ، فإن الكفاءة تعتمد على الطاقة المتاحة. بالنسبة لهذه التطبيقات ، يمكن استخدام العديد من التقنيات لزيادة طاقة وتوكل الليزر فائق السرعة.
يمكن تقسيم تضخيم النبضات الفائقة إلى فئتين رئيسيتين: تضخيم متعدد المراحل وتضخيم التجديد. السابق لديه ميزة أنه يمكن تحقيق الطاقات العالية للغاية (100 MJ) مع مدخلات منخفضة للغاية ، ولكن تمريرات متكررة من خلال مرحلة التضخيم تحلل جودة شعاع الإخراج. لذلك ، فإن التضخيم التجديدي هو الطريقة المفضلة لتوليد طاقات النبض على مقياس ميكروجول (µJ) أو ميليجويل (MJ).
بشكل عام ، يتم تحقيق تضخيم النبض فائق السرعة عن طريق طرق تضخيم النزول (انظر الشكل 4). تبدأ العملية بمذبذب مقفور في الوضع مع مدة نبض الفمتوثانية ، أي ليزر البذور. من الأهمية بمكان أن يكون ليزر البذور عرض النطاق الترددي الكافي بحيث يمكن تمديد مدة النبض أو تملأها في الوقت المناسب. يحدث النقيق البصري نتيجة لألوان مختلفة من الضوء ، حيث تسافر عبر المواد البصرية بسرعات مختلفة. بشكل عام ، يسافر الضوء الأحمر بشكل أسرع من الضوء الأزرق. على سبيل المثال ، يقدم الصريف المتوسع الضوء الأحمر بشكل إيجابي قبل الضوء الأزرق لفصل مكونات الطول الموجي في الزمان والمكان. يعد توسيع النبض ضروريًا لتقليل قوة الذروة القوية لنبضات الفمتوثانية على نطاق مللي. بعد التوسع ، يتم توجيه نبضات ما يقرب من 300 ps إلى تجويف الليزر التجديدي في المرحلة الثانية. الخطوة الأخيرة هي استخدام صريف ثانٍ لإدخال غرد سلبي وإعادة بناء النبض المتضخم. تظهر العملية برمتها في الشكل 4.
الشكل 4: تضخيم النبض المتساقط
اليوم ، تستخدم معظم مكبرات الصوت المتجددة في Titanium Sapphire ، لكن وسائط المكاسب الأخرى (على سبيل المثال ytterbium) أصبحت أكثر وأكثر شعبية. مع كل من الوسائط الكسب ، يكون للمكبرات الصوت توكلًا ضيقًا نسبيًا ، حيث يحتوي الياقوت التيتانيوم على نطاق ضبط يتراوح بين 780 إلى 820 نانومتر ، مما يحد من فائدتها في تطبيقات التحليل الطيفي. للتغلب على هذا القيد ، تتوفر عدة طرق تحويل التردد.
تحويل التردد التوافقي ، هو أبسط طريقة لضبط الطول الموجي لمذبذب فائق السرعة أو نظام مكبر للصوت فائق السرعة. من حيث المبدأ ، يتم تحويل الفوتونات الحادث إلى مضاعف عدد صحيح من التردد الأساسي. بالنسبة إلى الياقوت التيتانيوم (نطاق ضبط أساسي 700 ~ 1000 نانومتر) ، يكون نطاق ضبط التوافقي الثاني 350 ~ 500 نانومتر ، والتوافقي الثالث هو 233 ~ 333 نانومتر ، والتوافقي الرابع هو 175 ~ 250 نانومتر. في الممارسة العملية ، بسبب امتصاص البلورات التوافقية ، يقتصر ضبط التوافقي الرابع على 200 نانومتر. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب طولًا موجيًا خارج هذا النطاق ، فإن المعلمة للتطبيقات التي تتطلب أطوال موجية تتجاوز هذا النطاق ، هناك حاجة إلى خيارات تحويل المعلمات.
Ultrafast Opo و OPA
على الرغم من أنه يمكن ضرب ناتج النبض فائق السرعة أو حتى ثلاثة أضعاف ، فإن نطاق ضبط 700 إلى 1000 نانومتر من الياقوت التيتانيوم يترك فجوة الطول الموجي في المناطق الطيفية للأشعة فوق البنفسجية و IR. بالنسبة للتجارب التي تتطلب نبضات فائقة السرعة ذات الأطوال الموجية "في هذه المناطق" الفارغة "، من الضروري تحويل المعلمات. تقوم هذه الطريقة بتحويل فوتون واحد عالي الطاقة إلى فوتونات منخفضة الطاقة: فوتون إشارة وفوتون العاطل (انظر الشكل 5).
الشكل 5: تخطيطي للتحول السفلي.
يمكن للمستخدم تكوين توزيع الطاقة بين هذين الفوتونات. في تكوين حدودي نموذجي يعتمد على الياقوت التيتانيوم ، يمكن ضبط الفوتون الحادث على طول موجة 800 نانومتر ، بشكل مستمر من حوالي 1200 نانومتر إلى 2600 ن. للتغلب على هذا القيد ، يتم استخدام مذبذب حدودي بصري (OPO) على مستوى الطاقة النانوية ويتم استخدام مضخم حدودي بصري (OPA) على مستوى الطاقة الفاتح.
في تجويف OPO ، يتكون الضوء من نبض قصير ينتشر ذهابًا وإيابًا من خلال التجويف. ومع ذلك ، على عكس تكوين ليزر الصبغة الموصوف أعلاه ، فإن وسيط التنشيط هو بلورة غير خطي ولا تخزن الكسب. يحول الكريستال OPO الفوتونات فقط في وجود نبضة مضخة. يتطلب التشغيل الناجح لـ OPO فائق السرعة أن تصل النبضات من مصدر المضخة إلى البلورة في نفس الوقت الذي تدور فيه فوتونات الخمول والإشارة حول تجويف OPO. وبعبارة أخرى ، يجب أن يكون ليزر الياقوت في التيتانيوم ذي الطول الثابت و OPO فائق السرعة نفس طول التجويف.
يوضح الشكل 6 تخطيط OPO فائق السرعة النموذجي في المطابقة وطول التجويف تلقائيًا الطول الموجي المطلوب ويضمن أن يتم الاحتفاظ بوقت الرحلة المستدير داخل هذا الطول الموجي عند 80 ميغاهيرتز ، وهو نفسه بالنسبة لليزر مضخة الياقوت التيتانيوم. في هذا المثال ، يتم قيادة OPO من خلال التوافقي الثاني لليزر مضخة الياقوت التيتانيوم. ينتج الحزمة الناتجة 400 نانومتر مخرجات إشارة وملوية مع تغطية كاملة الطول الموجي من 490 إلى 750 نانومتر (إخراج الإشارة) و 930 نانومتر إلى 2.5 ميكرون (إخراج loiter) ، مع عرض نبض أقل من 200 فهرنهايت. عندما يتم دمجها مع نطاق ضبط التيتانيوم الياقوت الأساسي من 690 إلى 1040 نانومتر ، يغطي النظام نطاق الطول الموجي من 485 نانومتر إلى 2.5 ميكرون. يتراوح. وتشمل التطبيقات النموذجية دراسات سوليتون ، والتحليل الطيفي الاهتزازي الذي تم حله للوقت وتجارب مضخة فائقة السرعة.
الشكل 6: في مذبذب حدودي ضوئي تم ضخه بشكل متزامن (OPO) ، يتنوع الطول الموجي المركزي عن طريق ضبط زاوية مطابقة الطور للبلورة غير الخطية.
تستخدم OPA نفس العملية البصرية غير الخطية ، ولكن نظرًا لأن نبض المضخة لديه قوة ذروة أعلى ، فإن مرنان بصري غير مطلوب لتحويل الطول الموجي الفعال. يركز جزء صغير من الحزمة من مكبر الصوت الفائق على صفيحة الياقوت لإنتاج طيف استمرارية الضوء الأبيض. يتم زرع طيف الاستمرارية ذات الضوء الأبيض في بلورة OPA (عادةً ما تكون بلورة الباريوم الباريوم) وضخها مع بقية شعاع مكبر الصوت فائق السرعة. تنتج تمريرة واحدة من الحزمة من خلال OPA ترتيبًا من الإشارة المتضخمة والضوء الطائمي. يتم التحكم في الطول الموجي المركزي لضوء الإخراج مرة أخرى من خلال ظروف مطابقة الطور في الكريستال ، وعادة ما يتم تحديد عرض النطاق الترددي الطيفي عن طريق النطاق الترددي للمضخة وعوارض البذور أو النطاق الترددي المستلم للبلورة.
يمكن أن تعمل OPA هذه في نطاق FemtoSecond أو Picosecond مع طاقات تصل إلى بضعة ملليجول لكل نبضة. في مستويات الطاقة هذه ، يمكن تحويل الإشارة الناتجة عن الإشارة والمعدل إلى التوافقيات أو عن طريق اختلاط تردد الفرق و/أو الاختلاف.
OPAS التي تم ضخها مع طاقات النبض Millijoule قادرة على توليد فوتونات من الأشعة فوق البنفسجية العميقة 190 نانومتر إلى المنطقة الطيفية الأشعة تحت الحمراء البعيدة. تسهل هذه الأجهزة العديد من التطبيقات الطيفية مثل التحليل الطيفي للامتصاص العابرة ، والتحول الفلوري ، والتحليلات بالأشعة تحت الحمراء ، والتوليد المتناسق العالي.
خاتمة
يتم استخدام الليزر القابل للضبط الآن في العديد من التطبيقات المهمة التي تتراوح من أبحاث العلوم الأساسية إلى التصنيع بالليزر والعلوم الصحية والصحية. نطاق التقنيات المتاحة حاليًا واسعة. بدءًا من الأنظمة القابلة للضبط CW البسيطة ، يمكن استخدام عروض خطوطها الضيقة في التحليل الطيفي عالي الدقة ، والمحاصرة الجزيئية والذرية ، وتجارب البصريات الكمومية ، مما يوفر معلومات مهمة للباحثين الحديثين.
تستخدم أنظمة مكبر الصوت الفائقة التطور الأكثر تطوراً نبضات ليزر عالية الطاقة وبيكوسيكوند وإيمتوثانية لإنتاج ناتج الليزر في النطاقات الأشعة فوق البنفسجية إلى الحمراء. تعتبر هذه الليزر فائق السرعة ضرورية لفهم الفيزياء عالية الطاقة ، والتوافقيات العالية ، والتحليل الطيفي العابر. يعني نطاق الضبط الواسع أنه يمكن استخدام نفس نظام الليزر لدراسة مجموعة لا حصر لها من التجارب في التحليل الطيفي الإلكتروني والاهتزازي. تقدم الشركات المصنعة للليزر اليوم حلولًا من نوع STOP-SHOP ، مما يوفر مخرجات ليزر تمتد أكثر من 300 نانومتر في نطاق الطاقة النانوية. تمتد الأنظمة الأكثر تطوراً على نطاق طيفي واسع النطاق من 200 إلى 20 ، 000 في نطاقات طاقة microfocus و millifocus.
