Độ rộng xung của tia laser xung

Độ rộng xung đề cập đến thời lượng của xung và phạm vi thường kéo dài từ nano giây (ns, 10^-9giây) thành femto giây (fs, 10^-15giây). Tia laser xung với độ rộng xung khác nhau phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau:

- Độ rộng xung ngắn (Pico giây/Femto giây):

Lý tưởng cho việc gia công chính xác các vật liệu dễ vỡ (ví dụ: kính, sapphire) để giảm thiểu vết nứt.

- Độ rộng xung dài (Nano giây): Thích hợp cho việc cắt kim loại, hàn và các ứng dụng khác cần hiệu ứng nhiệt.

- Tia laser Femtosecond: Được sử dụng trong phẫu thuật mắt (như LASIK) vì nó có thể tạo ra những vết cắt chính xác với tổn thương tối thiểu đến các mô xung quanh.

- Xung cực ngắn: Được sử dụng để nghiên cứu các quá trình động cực nhanh, chẳng hạn như dao động phân tử và phản ứng hóa học.

Độ rộng xung ảnh hưởng đến hiệu suất của tia laser, chẳng hạn như công suất cực đại (P_{đỉnh cao}= năng lượng xung/độ rộng xung. Độ rộng xung càng ngắn thì công suất cực đại cho cùng một năng lượng xung đơn càng cao.) Nó cũng ảnh hưởng đến hiệu ứng nhiệt: độ rộng xung dài, chẳng hạn như nano giây, có thể gây tích tụ nhiệt trong vật liệu, dẫn đến nóng chảy hoặc hư hỏng do nhiệt; độ rộng xung ngắn, chẳng hạn như pico giây hoặc femto giây, cho phép "xử lý lạnh" với vùng ảnh hưởng nhiệt ít hơn.

Laser sợi quang thường kiểm soát và điều chỉnh độ rộng xung bằng các kỹ thuật sau:

1. Q-Switching: Tạo ra các xung nano giây bằng cách thay đổi định kỳ các tổn thất của bộ cộng hưởng để tạo ra các xung năng lượng cao.

2. Khóa chế độ: Tạo ra các xung cực ngắn pico giây hoặc femto giây bằng cách đồng bộ hóa các chế độ dọc bên trong bộ cộng hưởng.

3. Bộ điều biến hoặc hiệu ứng phi tuyến tính: Ví dụ, sử dụng Độ quay phân cực phi tuyến tính (NPR) trong sợi quang hoặc bộ hấp thụ bão hòa để nén độ rộng xung.