پالس فراکوتاه: تفاوت میان نسخهها
ایجاد شده بهواسطهٔ ترجمهٔ صفحهٔ «Ultrashort pulse» |
(بدون تفاوت)
|
نسخهٔ ۶ ژوئن ۲۰۲۳، ساعت ۱۰:۱۹
در نورشناسی، یک پالس فراکوتاه (به انگلیسی: ultrashort pulse) یا پالس فوقکوتاه، که به عنوان رویداد فراتُند (به انگلیسی: ultrafast event) نیز شناخته می شود، یک پالس الکترومغناطیسی است که مدت زمان آن درحد یک پیکوثانیه (۱۲-۱۰ ثانیه) یا کمتر است. چنین پالسهایی دارای طیف نوری فراخباند هستند و میتوانند توسط نوسانگرهای قفلمُدی ایجاد شوند. تقویت پالس های فراکوتاه تقریباً همیشه نیاز به فنّ تقویت پالس چیرپ دارد تا از آسیب به میانگیر بهره تقویتکننده جلوگیری شود.
آنها با شدت قلهٔ بالا (به انگلیسی: high peak) (یا به عبارت صحیح تر، چگالی تابش ) مشخص می شوند که معمولاً منجر به برهمکنش های غیرخطی در مواد مختلف از جمله هوا می شود. این فرآیندها در زمینه اپتیک غیرخطی مورد مطالعه قرار می گیرند.
در ادبیات تخصصی، «فراکوتاه» به محدوده فمتوثانیه (fs) و پیکوثانیه (ps) اشاره دارد، اگرچه چنین پالسهایی دیگر رکورد کوتاهترین پالسهای تولیدشده مصنوعی را ندارند. در واقع، پالس های پرتوی ایکس با مدت زمان در مقیاس زمانی اتوثانیه گزارش شده است.
جایزه نوبل شیمی در سال 1999 به احمد اچ. زوائل برای استفاده از پالس های فراوتاه برای مشاهدهٔ واکنش های شیمیایی در این بازهزمانیها که در آن رخ می دهند، زمینه فمتوشیمی را باز می کند.
تعریف
هیچ تعریف استانداردی از پالس فراکوتاه وجود ندارد. معمولاً صفت «فراکوتاه» برای پالسهایی با مدت زمان چند ده فمتوثانیه به کار میرود، اما در معنای بزرگتر، هر پالسی که کمتر از چند پیکوثانیه طول بکشد را میتوان فراکوتاه در نظر گرفت. تمایز بین "فراکوتاه" و "فراتُند" ضروری است زیرا سرعت انتشار پالس تابعی از ضریب شکست محیطی است که در آن حرکت می کند، درحالی که "فراکوتاه" به پهنای زمانی بستهموج پالس اشاره دارد. [۱]
یک مثال متداول یک پالس گاوسی چریپدار است، موجی که دامنه میدان آن از یک پوش گاوسی پیروی می کند و فاز لحظهای آن دارای یک جاروب فرکانسی است.
کاربردها
میکرو/نانو پردازش سهبعدی مواد پیشرفته
توانایی لیزرهای فمتوثانیه برای ساخت کارآمد ساختارها و دستگاههای پیچیده برای کاربردهای مختلف، بهطور گسترده در دهه گذشته مورد مطالعه قرار گرفته است. فُنون پیشرفته پردازش لیزری با پالس های نوری فراکوتاه را می توان برای ساختار مواد با وضوح زیرمیکرومتر استفاده کرد. نوشتن لیزر مستقیم (DLW) مقاومکنندههای نوری مناسب و سایر رسانههای شفاف میتواند کریستالهای فوتونی سهبعدی پیچیده (PhC)، اجزای ریزاُپتیکی، توریها، داربستهای مهندسی بافت (TE) و موجبرهای نوری ایجاد کند. چنین ساختارهایی بهطور نهفته برای توانمندسازی کاربردهای نسلبَعدی در مخابرات و مهندسی زیستی که بر ایجاد قطعات مینیاتوری پیچیدهتر متکی هستند، مفید هستند. دقت، سرعت ساخت و تطبیقپذیری پردازش لیزر فراتُند، آن را به یک ابزار صنعتیِ حیاتی برای تولید تبدیل می کند. [۲]
ریزماشینکاری
از جمله کاربردهای لیزر فمتوثانیه، ریزبافتارش (به انگلیسی: microtexturization) سطوح کاشتینه (به انگلیسی: implant) برای تقویت استخوانسازی در اطراف کاشتینههای دندانی زیرکونیا (به انگلیسی: zirconia) آزمایش شده است. این فنّ با آسیب حرارتی بسیار کم و با کاهش آلودگی های سطحی دقیق است. مطالعات حیوانی پسین نشانداد که افزایش لایه اکسیژن و ویژگیهای میکرو و نانو ایجادشده توسط ریزبافتبندی با لیزر فمتوثانیه منجر به نرخهای بالاتر تشکیل استخوان، تراکم استخوان بالاتر و بهبود پایداری مکانیکی میشود. [۳] [۴] [۵]
همچنین ببینید
- گاهسنجی اتوثانیه
- پالس با پهنایباند-محدود
- فمتوشیمی
- شانه فرکانس
- تصویربرداری پزشکی : پالس های لیزر فراکوتاه در میکروسکوپ های فلورسانس چندفوتونی استفاده می شود.
- مخابرات نوری (پالس های فراکوتاه) فیلترسازی و شکلدهی پالس.
- تولید و آشکارش تراهرتز (پرتوهای T).
- طیفسنجی لیزری فراتند
- بسته موج
منابع
- ↑ Paschotta, Rüdiger. "Encyclopedia of Laser Physics and Technology - ultrashort pulses, femtosecond, laser". www.rp-photonics.com.
- ↑ Malinauskas, Mangirdas; Žukauskas, Albertas; Hasegawa, Satoshi; Hayasaki, Yoshio; Mizeikis, Vygantas; Buividas, Ričardas; Juodkazis, Saulius (2016). "Ultrafast laser processing of materials: from science to industry". Light: Science & Applications. 5 (8): e16133. Bibcode:2016LSA.....5E6133M. doi:10.1038/lsa.2016.133. ISSN 2047-7538. PMC 5987357. PMID 30167182.
- ↑ Delgado-Ruíz, R. A.; Calvo-Guirado, J. L.; Moreno, P.; Guardia, J.; Gomez-Moreno, G.; Mate-Sánchez, J. E.; Ramirez-Fernández, P.; Chiva, F. (2011). "Femtosecond laser microstructuring of zirconia dental implants". Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 96B (1): 91–100. doi:10.1002/jbm.b.31743. ISSN 1552-4973. PMID 21061361.
- ↑ Calvo Guirado et al, 2013 and 2014
- ↑ Delgado-Ruiz et al, 2014)
بیشتر خواندن
- Hirlimann, C. (2004). "Pulsed Optics". In Rullière, Claude (ed.). Femtosecond Laser Pulses: Principles and Experiments (2nd ed.). New York: Springer. ISBN 0-387-01769-0.
- Andrew M. Weiner (2009). Ultrafast Optics. Hoboken, NJ: Wiley. ISBN 978-0-471-41539-8.
- J. C. Diels and W. Rudolph (2006). Ultrashort Laser Pulse phenomena. New York, Academic. ISBN 978-0-12-215493-5.
لینک های خارجی
- آزمایشگاه فمتوثانیه مجازی Lab2
- انیمیشن در انتشار پالس کوتاه در رسانه تصادفی (یوتیوب)
- لیزرهای فراتند: راهنمای پویانماییشده برای عملکرد لیزرها یاقوتکبود تیتانیوم و تقویتکننده ها.