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高出力超高速レーザーと熱レンズ

2021-11-24

ハイパワー超高速レーザーと熱レンズ

ハイパワー超高速レーザーパルス幅が短く、ピークパワーが高いため、広く使用されています。

超高速レーザー材料加工アプリケーション、医療用ファイバーレーザー、顕微鏡、その他の分野で使用されています。ファイバーレーザーのすべての利点は、より高い出力を提供します。ただし、ファイバーレーザー技術は特に熱レンズ効果に敏感です。

サーマルレンズは、特に高出力レベルで超高速レーザーゲインメディアで発生するプロセスです。レーザービームの品質と出力を大幅に制限します。これらのプロセスは、超高速レーザーの性能を低下させ、モードフリーおよびパルス生成につながる可能性もあります。高出力の超高速レーザーの場合、熱レンズによってシステム全体が崩壊することさえあります。さらに、熱レンズ効果は超高速レーザーキャビティの非点収差を引き起こす可能性があります。超高速レーザーは、空洞の位置合わせのために連続波（CW）モードで動作します。その後、超高速レーザーは、実用化のためにパルス構造に切り替えられます。しかし、熱レンズ効果は超高速レーザーシステムの動作を妨げる可能性があります。

超高速レーザーパルスレーザービームは使用できないため、非効率的です。ただし、ゲインメディアの固有の熱特性を操作し、熱レンズ効果を防ぐために利用できるオプションがいくつかあります。それらの1つは、適切な分散ミラーコーティングを選択することです。

高度に分散した内視鏡コーティングの助けを借りて、科学者は熱レンズ効果を最小限に抑える機会があります。これらの成果の結果として、熱の影響を無視できるキャビティ内光学系を備えた、より優れた高出力超高速レーザーを製造できます。これらの超高速レーザーシステムは、外部光学系と超高速レーザーキャビティアプリケーションの両方に適しています。熱レンズの閉じ込めは、レーザービームの安定性とパルス圧縮を監視し、有害な熱の影響を最小限に抑えることができます。

科学者は、超高速レーザー用の高分散の超高速ミラーを開発できます。これらのミラーは、無視できるほどの熱効果を提供しながら、高い反射率と理想的なパルス圧縮を維持できます。これらの特性は、コーティングの堆積中にさまざまなプロセスを注意深く管理することで実現されます。

ただし、一部の超高速レーザーシステムは、この新しく開発された技術を必要としません。一部のレーザーの平均出力は、熱レンズ効果を生み出すのに十分な高さではありません。ですから、それは彼らにとって大したことではありません。一部のファイバーレーザーシステムには、熱効果が発生する可能性のある固体レーザーキャビティが含まれていません。ただし、固体高出力超高速レーザーでは、低熱レンズが非常に重要です。

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