laserdispersie

Laserdispersie, in de optica vaak simpelweg dispersie genoemd, verwijst naar het verschijnsel waarbij verschillende spectrale componenten van een laserstraal met verschillende snelheden voortbewegen in een medium. Daardoor kan een korte laserpuls in de tijd uitrekken en kan de pulsinhoud veranderen.

De belangrijkste oorzaken zijn materiële dispersie, waarbij de refractie-index van glas, prisma’s en andere media afhangt van golflengte. Daardoor hebben spectrale componenten met verschillende golflengten elk een eigen voortplantingssnelheid. In optische vezels draagt ook de geometrie van de vezel bij aan de totale dispersie; bovendien treden zowel materiaal- als golfvormdispersie op in de vezel, waardoor pulsen tijdens voortplanting verder uitrekken. In vrije ruimte en in optische elementen zoals gratings en prisma’s kan dispersie optreden omdat verschillende onderdelen het spectrum verschillend beïnvloeden.

De gevolgen zijn onder meer pulsverbreking, verlies van tijdcoherentie en veranderingen in de spectrale inhoud. Bij ultrakorte pulsen kan dispersie de pulslengte sterk vergroten en de piekhelderheid en de relevante spectrale eigenschappen significant beïnvloeden.

Beheersing van dispersie is cruciaal in veel toepassingen. Dispersiecompensatie wordt bereikt met optische elementen zoals gratingparen, prisma-paar en chirped mirrors. In vezels worden dispersion-shifted of speciaal ontworpen niet-zero-dispersionvezels gebruikt, en pre-chirping van de puls wordt toegepast voorafgaand aan de verwerking. Moderne laserapparatuur combineert vaak meerdere technieken om gewenste pulskenmerken te realiseren.

Dispersion wordt gemeten met technieken zoals autocorrelatie, FROG (frequency-resolved optical gating) en SPIDER. Toepassingen omvatten ultrakorte lasers voor materiaalbewerking en beeldvorming, telecommunicatie, spectroscopie en precisie-optica.