Darbeli lazer - Pulsed laser
Lazerlerin pulsasyonu herhangi biri anlamına gelir lazer optik güç bazı bir atım süresi görünür ve böylece sürekli dalgası olarak sınıflandırılmamış tekrarlama oranı . Bu, bir dizi farklı motivasyona hitap eden geniş bir teknoloji yelpazesini kapsar. Bazı lazerler, sürekli modda çalıştırılamadıklarından basitçe darbelidir .
Diğer durumlarda uygulama, mümkün olduğu kadar büyük bir enerjiye sahip olan bakliyatların üretilmesini gerektirir. Darbe enerjisi , ortalama güce bölünerek tekrarlama hızına eşit olduğundan, darbeler arasında daha fazla enerji oluşturulabilmesi için darbelerin hızı düşürülerek bu hedef bazen karşılanabilir. Örneğin lazer ablasyonda , bir iş parçasının yüzeyindeki küçük bir malzeme hacmi, çok kısa sürede ısıtılırsa buharlaştırılabilirken, enerjinin kademeli olarak sağlanması, ısının parçanın kütlesine emilmesine izin verecektir. , belirli bir noktada asla yeterince yüksek bir sıcaklığa ulaşamamak.
Diğer uygulamalar, özellikle doğrusal olmayan optik etkiler elde etmek için (darbedeki enerjiden ziyade) tepe darbe gücüne dayanır . Belirli bir darbe enerjisi için bu, Q-anahtarlama gibi teknikler kullanılarak mümkün olan en kısa süreli darbelerin oluşturulmasını gerektirir .
Bir darbenin optik bant genişliği , darbe genişliğinin tersinden daha dar olamaz. Son derece kısa darbeler durumunda, bu, sürekli dalga (CW) lazerlerin tipik çok dar bant genişliklerinin aksine, önemli bir bant genişliği üzerinde kalıcılık anlamına gelir . Bazı boya lazerleri ve vibronik katı hal lazerlerindeki lazer ortamı, geniş bir bant genişliği üzerinde optik kazanç üretir ve böylece birkaç femtosaniye kadar kısa ışık darbeleri üretebilen bir lazeri mümkün kılar .
Q-anahtarlama
Q-anahtarlı bir lazerde, rezonatör içinde ortamın kazancını aşan bir kayıp yaratarak popülasyon inversiyonunun oluşmasına izin verilir; bu aynı zamanda kavitenin kalite faktörünün veya 'Q'nun azalması olarak da tanımlanabilir. Daha sonra, lazer ortamında depolanan pompa enerjisi mümkün olan maksimum seviyeye yaklaştıktan sonra, tanıtılan kayıp mekanizması (genellikle bir elektro- veya akustik-optik eleman) hızla ortadan kaldırılır (veya pasif bir cihazda kendi kendine oluşur), lazerin kalıcı olmasına izin verir. Kazanç ortamında depolanan enerjiyi hızla elde eden başlamak için. Bu, bu enerjiyi içeren kısa bir darbe ve dolayısıyla yüksek bir tepe gücü ile sonuçlanır.
mod kilitleme
Mod kilitli bir lazer, onlarca pikosaniyeden 10 femtosaniyeden daha azına kadar son derece kısa darbeler yayabilir . Bu darbeler gidiş-dönüş zamanında, yani rezonatörü oluşturan aynalar arasında bir gidiş dönüşü tamamlamak için ışığın gerekli olduğu süre boyunca tekrarlanacaktır. Nedeniyle Fourier sınırı (enerji zamanlı olarak bilinen belirsizlik ), bu kısa zamansal uzunlukta bir darbe önemli bir bant genişliği üzerinde bir spektrum yayıldı. Bu nedenle, böyle bir kazanç ortamı , bu frekansları yükseltmek için yeterince geniş bir kazanç bant genişliğine sahip olmalıdır. Bir uygun malzeme örneği, titanyum katkılı, yapay yetiştirilen safir ( Ti safir , çok geniş bir kazanç bant genişliği vardır ve bu yüzden sadece bir kaç femtosaniyelik süresi darbeleri üretmek).
Bu tür mod kilitli lazerler, optik malzemelerde (örneğin ikinci harmonik nesil , parametrik) doğrusal olmayanlığın etkisini en üst düzeye çıkarmak için son derece kısa zaman ölçeklerinde (femtosaniye fiziği, femtosaniye kimyası ve ultra hızlı bilim olarak bilinir) meydana gelen süreçleri araştırmak için çok yönlü bir araçtır. aşağı dönüşüm , optik parametrik osilatörler ve benzerleri) büyük tepe gücü nedeniyle ve ablasyon uygulamalarında. Yine, son derece kısa darbe süresi nedeniyle, böyle bir lazer, son derece yüksek bir tepe gücüne ulaşan darbeler üretecektir.
darbeli pompalama
Darbeli lazer işlemini gerçekleştirmenin bir başka yöntemi, lazer malzemesini, ya flaş lambaları durumunda elektronik şarj yoluyla ya da halihazırda darbeli olan başka bir lazer aracılığıyla darbeli bir kaynakla pompalamaktır. Darbeli pompalama, tarihsel olarak, bir boya molekülünün ters çevrilmiş popülasyon ömrünün çok kısa olduğu ve yüksek enerjili, hızlı bir pompaya ihtiyaç duyulduğu boya lazerleriyle birlikte kullanılmıştır. Bu sorunun üstesinden gelmenin yolu, büyük kapasitörleri şarj etmek ve daha sonra flaş lambaları aracılığıyla deşarj olacak şekilde anahtarlanarak yoğun bir flaş üretmekti. Darbeli pompalama, aynı zamanda, düşük enerji seviyesinin hızla yüksek oranda doldurulduğu ve bu atomlar temel duruma gevşeyene kadar daha fazla kalıcılığı önleyen üç seviyeli lazerler için de gereklidir. Excimer lazer ve bakır buharlı lazer gibi bu lazerler asla CW modunda çalıştırılamaz.
Uygulamalar
Darbeli Nd:YAG ve Er:YAG lazerler , diğer uygulamaların yanı sıra lazerle dövme silme ve lazer mesafe bulucularda kullanılmaktadır.
Darbeli lazerler yumuşak doku cerrahisinde de kullanılmaktadır . Bir lazer ışını yumuşak doku ile temas ettiğinde, önemli bir faktör çevredeki dokuyu aşırı ısıtmamaktır, böylece nekroz önlenebilir. Darbeler arasında etkili doku soğutması (termal gevşeme süresi) sağlamak için lazer darbeleri aralıklı olmalıdır.
Ayrıca bakınız
- Ultra kısa darbe lazer
- Darbeli lazer biriktirme
- lazer ablasyonu
- lazer neşter
- Yumuşak doku lazer ameliyatı
bibliyografya
- Siegman, Anthony E. (1986). Lazerler , Üniversite Bilim Kitapları. ISBN 0-935702-11-3
- Svelto, Orazio (1998). Lazerlerin İlkeleri , 4. baskı. (çev. David Hanna), Springer. ISBN 0-306-45748-2