Femtosekundlaserintensiveret

Femtosekundlaserintensiveret beskriver laser-systemer, der producerer ultrakorte pulser i femtosekund-området og samtidig opnår høj intensitet gennem forstærkning. Disse systemer bruges i forskning og industri, hvor præcis tidsstyring og stærke nonlineære effekter er ønskede.

Princip: Teknologien bygger ofte på chirped-pulse amplification (CPA). En mode-låst oscillator genererer repeterende pulser, som langsomt udvides i tid ved hjælp af et pulse-stretcher. Pulsens energi forstærkes i et faststof-gain-medium (for eksempel Ti:sapphire eller Yb-dopede materialer) og den forstærkede puls komprimeres bagefter, så varigheden reduceres til femtosekund-området og peak poweren når gigawatt- eller terawatt-niveau.

Typiske parametre og opbygning: Systemet består af en oscillator, dispersionstyring, en forstærkningssektion og en kompressor. Pulsvarighed ligger typisk i området omkring 20-100 fs; rep-raten går fra få kilohertz til op til hundreionedtiere MHz, afhængigt af konstruktionen; gennemsnitskraften spænder fra nogle få milliwatt til flere watt. Peak power kan ligge i gigawatt- til terawatt-området for de mest avancerede installationer.

Anvendelser: Materialeforarbejdning og mikromaskinering samt præcisionskirurgi og multiphoton-mikroskopi i biomedicin; nonlinear optik og plasmafysik; instrumentering til attosekund-domæner og spektroskopi, hvor høje intensiteter og ultrahurtige pulser er nødvendige.

Udfordringer: Dispersionstyring og bevarelse af høj beam-kvalitet under forøgede energiniveauer; termisk håndtering, systemstabilitet og kompleksitet samt høje omkostninger og sikkerhedsrisici ved høj intensitet.