lichtpulsen

Lichtpulsen zijn extreem korte uitstoot van elektromagnetische straling, doorgaans met duur variërend van femtoseconden tot nanoseconden. Door de korte duur hebben ze een breed spectraal bereik en kunnen ze zeer hoge piekvermogens bereiken, hoewel het gemiddelde vermogen meestal laag blijft. De belangrijkste kenmerken zijn duur, repetitiesnelheid en energie per puls.

De meeste ultrakorte pulsen komen uit mode-geklokte lasers, zoals Ti:sapphire en fiber lasers. Mode-locking ontstaat wanneer meerdere resonatormodes met een vaste fase interfereren, wat opeenvolgende puls-golven oplevert. Technieken zoals saturabele absorbers, Kerr-lens mode-locking en actieve modulatie worden toegepast. Voor langere pulsen bestaan Q-switching en gain-switching. Niet-lineaire processen kunnen het spectrum verder uitbreiden.

Belangrijke eigenschappen zijn duur, herhalingsfrequentie, energie per puls en piekvermogen. De tijd-bandbreedte-limiet verbindt duur met spectral bandwidth; kortere pulsen geven bredere spectra. Pulskenmerken kunnen worden beïnvloed door dispersie en chirp, die meestal worden gecorrigeerd met speciale media of optische elementen om de pulsvorm te behouden.

Metingen van pulsen gebeuren met autocorrelatie en meer geavanceerde technieken zoals FROG of SPIDER. Dispersieonderdrukking en pulsstabiliteit zijn essentieel voor nauwkeurige karakterisatie.

Toepassingen omvatten tijd-resolutie spectroscopie en pump-probe experimenten, precisie-micromachining en materiaalbewerking, oogheelkundige chirurgie met ultrakorte pulsen, en telecommunicatie op basis van pulsen. Andere gebieden zijn LIDAR, snelle-dynamiekstudies in chemie en biologie, en kwantumoptica.

Veiligheid en uitdagingen betreffen hoge piekdrukken, gevoeligheid voor dispersie en eisen aan stabiliteit. Systemen vereisen geavanceerde afstelling, precisie-optiek en doorgaans hoge kosten.