تفاوت بین لیزرهای فمتوثانیه و لیزرهای سوپرکانتینومی

لیزرهای فمتوثانیه و لیزرهای سوپرکانتینومی دو نوع لیزر متفاوت هستند، این دو تکنولوژی به تولید نور با خصوصیات مختلف و برای کاربردهای متفاوت متمرکز شده‌اند. لیزرهای فمتوثانیه (Ultrafast Lasers) معمولاً پالس‌های نوری با مدت زمان بسیار کوتاهی تولید می‌کنند که در حدود یک فمتوثانیه (10 به توان منفی 15 ثانیه) یا کمتر است. این پالس‌های فمتوثانیه به طور قابل توجهی کوتاه‌تر از پالس‌های لیزرهای سوپرکانتینومی هستند. در دیبولیزر ، دستگاه های برش لیزری ، دستگاه جوش لیزری ، دستگاه جوش لیزری پرتابل ، دستگاه جوش لیزری دستی و دستگاه لیزر زنگ زدایی ما مقرون به صرفه هستند و برای ارتقای فرآیند تولید مشاغلی مانند شما ساخته شده اند

لیزرهای فمتوثانیه معمولاً در زمینه‌هایی مانند فیزیک، شیمی، بیولوژی و مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای مثال، آنها از طریق بررسی فرآیندهای دینامیکی سریع در سطح اتمی و مولکولی، مطالعه و کنترل فرآیندهای نورشناسی و فتوشیمی، انجام آزمایشات طیفی و ایجاد تصاویر با وضوح بسیار بالا استفاده می‌شوند.

در مقابل، لیزرهای سوپرکانتینومی (Supercontinuum Lasers) به تولید طیف گسترده‌ای از نور می‌پردازند که شامل محدوده طیفی عریضی از UV (اشعه فرابنفش) تا IR (اشعه مادون قرمز) است. این لیزرها معمولاً از لیزرهای پالسی استفاده می‌کنند و با استفاده از فرایندهای غیرخطی در مواد، توانایی تولید طیف گسترده را دارند. لیزرهای سوپرکانتینومی برای کاربردهایی مانند طیف‌سنجی پهن‌باند، تصویربرداری پزشکی، آزمایشات طیفی و پزشکی تشخیصی استفاده می‌شوند.

به طور خلاصه، تفاوت اصلی بین لیزرهای فمتوثانیه و سوپرکانتینومی در مدت زمان پالس‌های نوری تولید شده توسط هر نوع لیزر است. لیزرهای فمتوثانیه پالس‌های نوری بسیار کوتاهی تولید می‌کنند، در حالی که لیزرهای سوپرکانتینومی طیف گسترده‌ای از نور تولید می‌کنند. هر دو تکنولوژی کاربردهای متمایز خود را در علوم پایه و کاربردهای فناوری دارند.

لیزر چگونه پالس های فمتوثانیه ای تولید می کند؟

از نظر فنی، انواع مختلفی از لیزرها قادر به تولید پالس های فمتوثانیه هستند. از جمله آنها می توان به لیزرهای حجیم حالت جامد، لیزرهای فیبر، لیزرهای رنگی و لیزرهای نیمه هادی در کنار برخی از انواع عجیب و غریب اشاره کرد. بنابراین چگونه می توانید لیزری را برای انتشار پالس ها به جای تابش موج پیوسته بیاورید؟

تقریباً در همه موارد در تشدید کننده لیزر فمتوثانیه اتفاق می افتد. نوری که در داخل یک تشدیدگر نوری به دام افتاده است تعداد مشخصی امواج ایستاده را تشکیل می دهد که در طول موج آنها مطابق با شرایط تشدید متفاوت است. هرچه طیف نور لیزر گسترده تر باشد، امواج یا حالت های ایستاده بیشتری در داخل تشدیدگر لیزر وجود دارد. تعداد این حالت ها به محدوده طیفی محیط بهره لیزرهای فمتوثانیه نیز بستگی دارد.

روش واقعی مورد استفاده برای تولید یک پالس لیزر در تشدید کننده، قفل کردن حالت نامیده می شود. به طور معمول، تمام این حالت های تشدید کننده به طور مستقل به صورت تصادفی نوسان می کنند. قفل کردن حالت به این معنی است که حالت‌های تشدید کننده مجبور به نوسان در فاز می‌شوند که در نتیجه منجر به تداخل مد و در نتیجه به یک پالس لیزری تیز می‌شود که قبل از خروج از تشدیدگر در یک جهت حرکت می‌کند تا یک پالس لیزری منفرد منتشر کند. در اصل، هرچه حالت‌های بیشتری که در نوسانشان فاز قفل شده باشند، مدت زمان پالس کوتاه‌تر می‌شود. لیزرهای فمتوثانیه نه تنها در طول پالس خود، بلکه در فرکانس های تکرار پالس ها نیز متفاوت هستند. آنها می توانند از چندین مگاهرتز تا گیگاهرتز متغیر باشند.

مزایا و کاربردهای لیزر فمتوثانیه

لیزرهای فمتوثانیه انرژی را در مقیاس زمانی بسیار کوتاه در یک پالس لیزر متمرکز می کنند. این منجر به قدرت های پیک بالایی می شود که بسیار فراتر از پیک های توان قابل دستیابی توسط لیزرهای موج پیوسته است. ارائه خروجی لیزر فوق سریع با شدت بالا، امکانات جدیدی را برای انواع کاربردهای لیزر باز می کند.

در کاربردهای صنعتی مانند پردازش مواد، پالس های فوق کوتاه آسیب حرارتی به مواد را کاهش می دهند. اساساً، پالس لیزر به‌عنوان یک منبع گرمای شدید و محصور در فضایی عمل می‌کند که مواد را در نقطه کانونی به سرعت تبخیر می‌کند، بدون اینکه گرمای شدیدی به ناحیه اطراف پخش شود.

مزیت دیگر برای کاربردهای جدید، مدت زمان بسیار کوتاه پالس لیزر است که استفاده از لیزرهای فمتوثانیه را برای مشاهده و دستکاری فرآیندهای فوق کوتاه به عنوان مثال در زیست شناسی یا شیمی امکان پذیر می کند.

لیزر Supercontinuum چیست؟

لیزرهای ابرپیوسته، که اغلب به عنوان رنگین کمان لیزری شناخته می شوند، یک نوآوری قابل توجه در زمینه فوتونیک هستند. آنها نوری با پهنای باند طیفی گسترده تولید می کنند که در نتیجه یک طیف نوری پیوسته فوق گسترده ایجاد می شود. این فرآیند شامل اثرات غیرخطی مانند مدولاسیون خودفاز، پراکندگی رامان تحریک‌شده و اختلاط چهار موجی است که زمانی رخ می‌دهد که نور با شدت بالا با یک محیط غیرخطی برهمکنش می‌کند. لیزرهای Supercontinuum ابزاری قدرتمند در زمینه فوتونیک هستند که طیف وسیعی از نور را ارائه می دهند که می تواند در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد. توانایی آنها در جایگزینی چندین لیزر تک خطی و منابع پهن باند آنها را به یک راه حل مقرون به صرفه و کارآمد برای صنایع مختلف از تصویربرداری زیستی گرفته تا بازرسی نیمه هادی تبدیل می کند. با پیشرفت های مداوم در این زمینه، کاربردها و قابلیت های بالقوه لیزرهای ابرپیوسته همچنان در حال گسترش است.

فرآیند تولید ابرپیوسته

تولید ابرپیوسته فرآیندی است که در آن نور لیزر با استفاده از یک جزء به شدت غیرخطی مانند شیشه حجیم یا فیبر نوری حاوی ساختار موجبر به نور با پهنای باند طیفی بسیار وسیع تبدیل می‌شود. انسجام زمانی بسیار کم است، در حالی که انسجام مکانی معمولاً بالا باقی می ماند.

ویژگی های کلیدی و برنامه های کاربردی

لیزرهای Supercontinuum قوی، قابل اعتماد هستند و برای استفاده فشرده ساخته شده اند. آنها می توانند چندین لیزر تک خطی و منابع باند پهن مانند منابع انتشار خود به خودی تقویت شده (ASE)، دیودهای ساطع نور سوپرلومینسانس (SLED) و لامپ ها را جایگزین کنند. شرکت های نوآور از این لیزرها در تصویربرداری زیستی، بازرسی نیمه هادی ها، مرتب سازی، تعیین مشخصات دستگاه و ابزار دقیق علمی استفاده می کنند.

1. پهنای باند طیف گسترده: تولید ابرپیوسته شامل تبدیل نور لیزر به یک طیف نوری پیوسته فوق گسترده با پهنای باند طیفی بسیار وسیع است. این باعث می شود که برای کاربردهایی که به طیف وسیعی از طول موج ها نیاز دارند، مانند طیف سنجی، میکروسکوپ و مترولوژی فرکانس دقیق مفید باشد.
2. منبع نور منفرد: برخلاف چندین منبع تک خطی، لیزرهای ابرپیوسته سیستم ساده‌تر و قوی‌تری ارائه می‌کنند. آنها نیاز به چندین لیزر قابل تنظیم را از بین می برند و در نتیجه باعث صرفه جویی در هزینه و نگهداری آسان تر می شوند.
3. حفظ انسجام فضایی: نور ابرپیوسته در حالت هدایت یک موجبر نوری تولید می شود. در نتیجه، خصوصیات انسجام فضایی لیزر برخوردی را حفظ می کند. اساساً، روشنایی و ویژگی های فوکوس لیزر را با پهنای باند وسیع یک لامپ رشته ای با نور سفید ترکیب می کند.
4. عملیات بدون نیاز به تعمیر و نگهداری: لیزرهای Supercontinuum به دلیل عملکرد بدون نیاز به تعمیر و نگهداری شناخته شده اند. پس از راه اندازی، آنها به حداقل تنظیمات یا مداخلات نیاز دارند، که آنها را برای استفاده طولانی مدت قابل اعتماد می کند.
5. زمان‌های اندازه‌گیری کوتاه: لیزرهای ابرپیوسته به دلیل پوشش طیف گسترده‌ای که دارند، اندازه‌گیری کارآمد و سریع را امکان‌پذیر می‌کنند. محققان و مهندسان می توانند داده های ارزشمندی را در بازه های زمانی کوتاه تری به دست آورند.