Larghezza di impulso dei laser pulsati

La larghezza dell'impulso si riferisce alla durata dell'impulso e l'intervallo in genere si estende da nanosecondi (ns, 10^-9secondi) a femtosecondi (fs, 10^-15secondi). I laser pulsati con diverse larghezze di impulso sono adatti a varie applicazioni:

- Larghezza di impulso breve (picosecondo/femtosecondo):

Ideale per la lavorazione di precisione di materiali fragili (ad esempio vetro, zaffiro) per ridurre le crepe.

- Lunga larghezza di impulso (nanosecondi): adatta per il taglio dei metalli, la saldatura e altre applicazioni in cui sono richiesti effetti termici.

- Laser a femtosecondi: utilizzato negli interventi chirurgici agli occhi (come la LASIK) perché consente di effettuare tagli precisi con danni minimi ai tessuti circostanti.

- Impulsi ultrabrevi: utilizzati per studiare processi dinamici ultraveloci, come vibrazioni molecolari e reazioni chimiche.

La larghezza dell'impulso influisce sulle prestazioni del laser, come la potenza di picco (P_picco= energia dell'impulso/durata dell'impulso. Più breve è la durata dell'impulso, maggiore è la potenza di picco per la stessa energia del singolo impulso.) Influisce anche sugli effetti termici: lunghe durate dell'impulso, come i nanosecondi, possono causare accumulo termico nei materiali, portando alla fusione o a danni termici; brevi durate dell'impulso, come i picosecondi o i femtosecondi, consentono la "lavorazione a freddo" con zone termicamente alterate ridotte.

I laser a fibra solitamente controllano e regolano la larghezza dell'impulso utilizzando le seguenti tecniche:

1. Q-Switching: genera impulsi di nanosecondi modificando periodicamente le perdite del risonatore per produrre impulsi ad alta energia.

2. Mode-Locking: genera impulsi ultracorti da picosecondi o femtosecondi sincronizzando le modalità longitudinali all'interno del risonatore.

3. Modulatori o effetti non lineari: ad esempio, utilizzando la rotazione di polarizzazione non lineare (NPR) nelle fibre o negli assorbitori saturabili per comprimere la larghezza dell'impulso.