لیزر یاقوت کبود تیتانیوم با قفل مدی (Mode-Locked Ti:Sapphire Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر یاقوت کبود تیتانیوم با قفل مدی (Mode-Locked Ti:Sapphire Laser) :
Mode-Locked Ti:Sapphire Laser یک لیزر فوق کوتاه است که پالس هایی با پهنای زمانی در محدوده فمتوثانیه (معمولا ۱۰ تا ۱۰۰ فمتوثانیه، حتی زیر ۵ فمتوثانیه) و توان پیک بسیار بالا تولید می کند. این لیزرها بر اساس پدیده قفل مدی غیرفعال با استفاده از اثر کر (Kerr-lens mode-locking - KLM) کار می کنند. Ti:Sapphire به دلیل پهنای طیف گسیل فوق العاده وسیع (بیش از ۴۰۰ نانومتر) بهترین ماده برای تولید کوتاه ترین پالس های نوری است. لیزرهای قفل مدی Ti:Sapphire ابزار اصلی در آزمایشگاه های اپتیک فوق سریع در سراسر جهان هستند.
مکانیزم KLM: شدت بالای پالس در بلور Ti:Sapphire باعث ایجاد یک عدسی همگرا (به دلیل اثر کر نوری) می شود. این عدسی باعث می شود که پالس با شدت بالا تلفات کمتری در حفره (به دلیل تطابق بهتر با روزنه ای که در حفره تعبیه شده) داشته باشد، در حالی که تابش با شدت پایین (نویز زمینه) تلفات بیشتری دارد. این مکانیزم شبیه یک جاذب اشباع پذیر فوق سریع عمل کرده و باعث تولید و پایدارسازی پالس های فمتوثانیه می شود. برای دستیابی به پالس های بسیار کوتاه، مدیریت پراکندگی (dispersion) در حفره ضروری است. از ترکیب منشورها یا آینه های با پراکندگی کنترل شده (chirped mirrors) برای جبران پراکندگی استفاده می شود.
کاربردها: طیف سنجی فوق سریع (مطالعه دینامیک واکنش های شیمیایی - فمتوشیمی، حرکت الکترون ها در مواد، فرایندهای فتوسنتز)، میکروسکوپ چندفوتونی (تصویربرداری از بافت های زنده با وضوح بالا)، جراحی دقیق (برش درون سلولی)، تولید هارمونیک بالا (برای تولید پالس های آتوثانیه)، و فرایندهای غیرخطی در مواد. این لیزرها انقلابی در علم ایجاد کرده اند و احمد زویل، بنیانگذار فمتوشیمی، از آنها برای کارهای پیشگامانه خود استفاده کرد.
لیزرهای Ti:Sapphire قفل مدی به صورت تجاری در دسترس هستند و با وجود ظهور لیزرهای فیبری فمتوثانیه، به دلیل کوتاه ترین پالس ها و توان پیک بالا، همچنان در بسیاری از آزمایشگاه ها ترجیح داده می شوند.
