作者theory (真男人˙希爾瑞)
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標題Re: [問題] 關於飛秒雷射的問題
時間Fri Jan 22 02:58:06 2016
※ 引述《macher (山海相隨)》之銘言:
: 標題: [問題] 關於飛秒雷射的問題
: 時間: Thu Jan 21 16:30:48 2016
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: 各位物理魂大大
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: 小弟最近研讀雷射的發展,對於飛秒雷射有點誤解
: 飛秒雷射脈衝寬度約是1fs = 1*E-15 (s)
: 也就是一個pulse在時間上的間距是 1*E-15 秒
: 這個定義讓小弟非常難以理解
: 原因是因為可見光的週期T=1.67飛秒,接近1飛秒
: 同樣都是時間軸上的間距
你完全錯了
: 飛秒雷射脈衝寬度1fs,可見光波週期也是接近1fs
飛秒雷射沒幾台可以做到真的 1fs 的寬度,能夠做到幾十 fs 已經很不錯
而且這種短脈衝很難維持。
:
: 可見光與可見光飛秒雷射有何差別呢?
: 波形非接近方波,強度也遠不如,還有甚麼差別嗎?
:
: 可見光奈秒雷射有熱擴散,但可見光飛秒雷射沒有熱擴散! (無熱擴散是飛秒雷射的優點)
: 為何呢??
你要把問題講清楚,光本身沒有熱擴散這種事情
: 可見光波形過濾成類似方波,再把強度加強一億倍,這樣就沒有熱擴散了嗎??
:
: 這之間一定有我理解錯的
: 請大大給予指導
: 感謝!!
:
: 弱弱的參考圖:
: http://0rz.tw/uGLGG
: http://0rz.tw/aI7TR
:
:
: 可見光波長約500nm = 0.5*E-6 (m)
: 波長x頻率=光速;換算下來頻率約是6*E14 (1/s)
: 週期T為頻率的倒數約等於1.67*E-15 (s)
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: ※ 編輯: macher (220.130.78.66), 01/21/2016 17:39:01
: → speedshuffle: 可見光飛秒雷射應該是指中心頻率 01/21 17:36
: 同意 要達成越短的時間寬度,其相對的頻譜需要則越寬
: → speedshuffle: 看你的圖他的脈衝間距絕對不是OPTICAL REGIME 01/21 17:40
: → speedshuffle: 你把它畫的一樣只是自己誤導自己 01/21 17:40
: 我畫的圖有誤嗎? 左半邊的脈衝寬度有誤,還是右半邊可見光那邊有誤?
: → speedshuffle: 而且看樣子你也把電場跟INTENSITY搞混了 01/21 17:43
: 電場是波函數;電場的絕對值=電場強度=intensity 對嗎?
: → ftsywind: 脈衝雷射還要看repetition time呀 01/21 19:15
: → ftsywind: ex. 10MHz重覆率, 表示100ns內只有一發pulse 01/21 19:16
: → ftsywind: 跟你畫的圖不一樣 01/21 19:20
: 不好意思...小弟理解不盡正確,還請多加指導
: 10MHz = 10E6 (1/s) = E7 (1/s)
: 週期T = 1/f =E-7 (s) = 100ns
: 10MHz重覆率, 表示100ns內只有一發pulse
: 雖然不知道100ns是脈衝寬度還是脈衝週期,若是脈衝週期則描述正確!
:
: 只是舉10MHz有何特別的意義??
: 如果您舉600THz當例子,是不是就跟我畫的圖一樣了??
重複頻率依照雷射的設計而定,甚至可以自己調整
同樣的脈衝,我可以自己決定它的重複頻率
: 飛秒雷射定義脈衝寬度為1fs,但我不知道脈衝週期是幾秒
沒有人這樣定義,是哪本書這樣寫?
: 也就是pulse與pulse之間的時間間距是亂畫的
: 示意圖比例尺錯誤這點我知道
: 有大大知道正確的數字甚至算法嗎? 感恩!!
: ※ 編輯: macher (220.130.78.66), 01/21/2016 19:57:44
: → ftsywind: 一個脈衝雷射有脈寬和重複率兩個參數 01/21 21:15
: → ftsywind: 脈寬是一發多寬, 重複率是多久一發 01/21 21:16
: → ftsywind: 一般oscillator出來時, 重複率常見落在數十MHz 01/21 21:17
: → ftsywind: 脈寬依內部機制, 數百fs到數fs都買的到 01/21 21:19
: → ftsywind: 飛秒這尺度比熱傳播還快, 熱傳出之前 脈衝就沒了 01/21 21:21
: → ftsywind: 所以就不會有熱效應使切面不平整 01/21 21:22
: → ftsywind: (用來切割時) 01/21 21:23
: 大大這樣講解我懂了
: 重複率以一般波來理解就是週期的意思
: 飛秒雷射脈衝寬度1fs,此脈衝到下一個脈衝之間隔了100ns的時間
: 吐個苦水...我看到的參考文獻都強調脈衝寬度1fs所以沒有熱效應
: 現在理解起來應該是間隔時間100ns才是沒熱效應的主因!!
根本不是這麼一回事,ps 或 ns pulse laser 也可以有同樣的重複頻率
在這個例子,是因為飛秒雷射的脈衝本身在極短時間內給予材料高能量 (peak power)
(peak power ≠ average power)
所以在時間內對材料的影響已經造成,就算要傳出餘熱,傳出前脈衝早已結束
ftsywind 講的是對的,可是你的理解是錯的
: 明天再查詢一下晶隔震盪的週期是否<<100ns,如果是的話就真的沒熱了
:
: 重新畫個正確比例的圖請大大幫我確認看看
: http://0rz.tw/VW6ev
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: ==============================================================
: 還有個延伸性問題...
: 飛秒雷射脈寬僅約1~100fs,如此短的時間內不是任何週期的光波都裝得下
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: 紫外光波長E-8m,紫外光週期是0.033*E-15(s) = 0.033fs
: 可見光波長0.5*E-6 (m),可見光的週期是1.67*E-15(s) = 1.67fs
: 以IR光波長E-5m來計算,IR光的週期是33*E-15(s) = 33fs
: 波長更長的光波,週期超越數百飛秒,幾乎塞不進飛秒的盒子裡了
:
: 所以飛秒雷射的光頻範圍僅可在:IR光~可見光~紫外光~更短波
: 但不太能夠裝得下比IR光波長還長的波
: 這樣對嗎!?
不完全對,但一般情況下是對的
飛秒雷射的中心頻率大多在可見光區 (目前就是 Ti-Sapphire 的 780~840nm)
如果看它的光譜,的確幾乎沒有 IR 光
但這種東西不是光看時間寬度就能知道可不可以裝得下
脈衝是由不同頻率的光組合而成,裡面的東西不能以單一波長的光來看或判斷
其實長波長的光還是裝得進去,只是比例比較低而已
如果考慮更短脈衝的雷射光,像是 Attosecond laser,其頻譜就更寬了
:
: 另外還有一個未解決的老問題,重複率10MHz是由甚麼理論決定的?
: 有文獻可以參考嗎?
沒有理論,是看雷射的機械及光學設計決定
: 感激不盡!!
: ※ 編輯: macher (60.244.85.28), 01/22/2016 00:58:04
: ※ 編輯: macher (60.244.85.28), 01/22/2016 01:06:21
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推 macher: 意思是只說晶格震盪的時間<<1fs, 但>1ps 這樣嗎?? 01/22 09:14
推 macher: 裝不進更長的波應該沒錯啦 埃秒雷射連可見光也裝不下了 01/22 09:21
→ macher: 其餘的我們想的是一樣的 01/22 09:22
推 macher: 不~我應該保留裝不進長波的懷疑 另外脈衝寬度10fs若重覆率 01/22 09:33
→ macher: 調整為30fs一個pulse, 會有熱效應嗎? 釐清間隔時間的影響 01/22 09:34
→ macher: 第一行改一下 "晶格震盪的時間>>1fs, 但<1ps" 01/22 09:35
→ macher: 埃秒雷射裝可見光波很難理解,因為那個週期顯現不出彩虹啊! 01/22 09:59
→ wohtp: 絕對沒有「裝不進長波」這回事喔 01/22 10:29
→ wohtp: 脈衝越短,長波長的部分反而會越多 01/22 10:29
→ wohtp: 樓上應該學過Fourier了吧?想想delta-function,脈衝無限窄 01/22 10:31
→ wohtp: 的極限,頻譜是一條直線 01/22 10:31
推 macher: 同意 要達成越短的時間寬度,其相對的頻譜需要則越寬 01/22 10:40
→ macher: "脈衝無限窄 頻譜無限寬"可說明"可見光埃秒雷射的存在嗎?" 01/22 10:52
→ macher: 還是不同的兩件事? 1埃秒的時間盒裝得進週期1飛秒的光嗎? 01/22 10:56
→ macher: 我一直處於一問階段沒有正確解答 而且我的物理計算...唉 01/22 10:56
推 macher: 再問一下theory大大,重覆率可調整是否意味著單就脈衝寬度 01/22 11:25
→ macher: 夠短(假設10fs)還不夠,需再加上重覆率夠長才可中斷熱?? 01/22 11:27
→ macher: 若重覆率也調整為10fs,脈衝寬度就無限長了,調為10.01fs呢? 01/22 11:28
→ macher: 奈秒雷射,脈寬1ns已經把熱傳出去了,不用管重覆率 01/22 11:32
→ macher: 飛秒雷射一個pulse脈寬僅10fs不會激起晶隔震盪,但若數個 01/22 11:36
→ macher: "極端緊密排列"的pulse呢? 01/22 11:36
→ macher: 這邊就是您說我理解錯誤的地方,還煩請點醒我 感恩!! 01/22 11:39
→ speedshuffle: 你只要有足夠寬的增益介質基本上是沒有極限的 01/26 15:06
→ speedshuffle: 問題不是埃秒雷射存不存在,而是你找不找的到增益 01/26 15:06
→ speedshuffle: 介質 PULSE DURATION在MODELOCKLASER是沒有極限的 01/26 15:07
→ speedshuffle: 我指的是理論極限 01/26 15:07
→ macher: 我了解 增益介質中的能階可以很亂 甚麼光都有 只要找得到 01/27 10:17
→ macher: 這種介質甚至可以自己長 用fully mix或sandwich的方式 01/27 10:53