لیزر فوق کوتاه (Ultrashort Pulse Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر فوق کوتاه (Ultrashort Pulse Laser) :
Ultrashort Pulse Laser به لیزرهای پالسی اطلاق می شود که پالس هایی با پهنای کمتر از چند پیکوثانیه (معمولا پیکوثانیه، فمتوثانیه، و آتوثانیه) تولید می کنند. این لیزرها بر اساس تکنیک قفل مدی (mode-locking) کار می کنند. پالس های فوق کوتاه توان پیک فوق العاده بالایی دارند (از مگاوات تا پتاوات) و برای مطالعه پدیده هایی که در مقیاس های زمانی بسیار کوچک رخ می دهند (مانند حرکت الکترون ها و اتم ها) ضروری هستند.
مکانیزم: قفل مدی (mode-locking) فرایندی است که در آن فاز مدهای طولی مختلف حفره لیزر به یکدیگر قفل می شود. این قفل شدگی باعث تولید یک قطار از پالس های بسیار کوتاه با فاصله زمانی برابر (دوره تپ زنی، برابر با زمان رفت و برگشت نور در حفره) می شود. قفل مدی می تواند فعال (با مدولاتور خارجی) یا غیرفعال (با استفاده از جاذب اشباع پذیر یا اثر کر) باشد. پهنای پالس با پهنای طیف گسیل نسبت عکس دارد:
\[ \Delta t \cdot \Delta v \approx 0.44 \](برای پالس های گاوسی). بنابراین برای پالس های کوتاه تر، به پهنای طیف وسیع تری نیاز است.
انواع لیزرهای فوق کوتاه: لیزرهای Ti:Sapphire (معروف ترین و پرکاربردترین برای پالس های فمتوثانیه و زیر ۱۰ فمتوثانیه)، لیزرهای فیبری قفل مدی (فشرده و پایدار)، لیزرهای رنگ های قفل مدی (از نظر تاریخی مهم)، و لیزرهای دیودی قفل مدی.
کاربردها: طیف سنجی فوق سریع (مطالعه دینامیک واکنش های شیمیایی - فمتوشیمی، حرکت الکترون ها در مواد - اپتیک فوق سریع)، میکروسکوپ چندفوتونی (تصویربرداری از بافت های زنده با عمق بیشتر)، جراحی دقیق (برش درون سلولی)، تولید هارمونیک بالا (برای تولید پالس های آتوثانیه)، و فرایندهای غیرخطی در مواد.
