Ultra ýokary gaýtalanma tizligi impulsly lazer

Ultra ýokary gaýtalanma tizligi impulsly lazer

Ýagtylyk bilen maddanyň özara täsiriniň mikroskopik dünýäsinde, örän ýokary gaýtalanma tizligindäki impulslar (UHRP) wagtyň takyk hökümdarlary hökmünde hereket edýär - olar sekuntda bir milliard gezekden gowrak (1GHz) ylgaýar, spektral suratlarda rak öýjükleriniň molekulýar barmak yzlaryny tutýar, optiki süýümli aragatnaşykda köp mukdarda maglumatlary daşaýar we teleskoplarda ýyldyzlaryň tolkun uzynlygynyň koordinatlaryny kalibrleýär. Esasanam lidaryň anyklaýyş ölçeginiň sekirmeginde, terahers örän ýokary gaýtalanma tizligindäki impulsly lazerler (100-300 GHz) interferensiýa gatlagyna aralaşmak üçin güýçli gurallara öwrülýär, foton derejesinde giňişlik-wagtlaýyn manipulýasiýa güýji bilen üç ölçegli duýgynyň çäklerini täzeden şekillendirýär. Häzirki wagtda, dört tolkunly garyşdyrma (FWM) döretmek üçin nanoskal gaýtadan işlemegiň takyklygyny talap edýän mikro halka boşluklary ýaly emeli mikrostrukturalary ulanmak örän ýokary gaýtalanma tizligindäki optiki impulslary almagyň esasy usullarynyň biridir. Alymlar örän inçe gurluşlary gaýtadan işlemegiň inženerçilik meselelerini, impuls başlangyjynda ýygylygy sazlamak meselesini we impuls döredenden soň öwrülme netijeliligi meselesini çözmäge ünsi jemleýärler. Başga bir usul, UHRP-leri oýarmak üçin ýokary derejede çyzykly däl süýümleri ulanmak we lazer boşlugynda modulýasiýa durnuksyzlygynyň täsirini ýa-da FWM täsirini ulanmakdyr. Häzirlikçe bize has çeýe "wagt şekillendiriji" gerek.

Dissipatiw FWM täsirini gozgatmak üçin ultra çalt impulslary girizmek arkaly UHRP döretmek prosesi "ultra çalt ot alma" diýlip atlandyrylýar. Ýokarda agzalan emeli mikro halkaly boşluk shemasyndan tapawutlylykda, üznüksiz nasoslamagy, impuls döremegini dolandyrmak üçin sazlamany takyk sazlamagy we FWM bosagasyny peseltmek üçin ýokary derejede çyzykly däl serişdeleri ulanmagy talap edýär, bu "ot alma" FWM-i gönüden-göni oýarmak üçin ultra çalt impulslaryň iň ýokary güýç häsiýetlerine daýanýar we "ot alma öçürilenden" soň, öz-özüni üpjün edýän UHRP-ni gazanýar.

1-nji suratda dissipasiýa süýüminiň halka boşluklarynyň ultra çalt tohum impulsynyň gyjyndyrylmagyna esaslanýan impuls öz-özüni guramalaşdyrmagyň esasy mehanizmi görkezilýär. Daşarky inýeksiýa edilen ultra gysga tohum impulsy (T0 döwri, gaýtalanma ýygylygy F) dissipasiýa boşlugynyň içinde ýokary kuwwatly impuls meýdanyny gozgamak üçin "otlanma çeşmesi" hökmünde hyzmat edýär. Hüjre içi güýçlendirme moduly spektral şekillendiriji bilen sinergiýada işleýär we tohum impulsynyň energiýasyny wagt-ýygylyk ulgamynda bilelikdäki düzgünleşdirme arkaly darak görnüşli spektral jogap öwürýär. Bu proses däp bolan üznüksiz nasoslamanyň çäklendirmelerini aradan aýyrýar: tohum impulsy dissipasiýa FWM bosagasyna ýetende öçýär we dissipasiýa boşlugy impulsyň öz-özüni guramalaşdyrýan ýagdaýyny gazanç we ýitginiň dinamiki deňagramlylygy arkaly saklaýar, impuls gaýtalanma ýygylygy Fs (boşlugyň öz-özüni güýçlendirýän ýygylygy FF we T döwrüne laýyk gelýär) bolýar.

Bu gözlegde şeýle hem nazary barlag geçirildi. Eksperimental gurluşda kabul edilen parametrlere esaslanyp we 1ps bilenultra çalt impuls lazeribaşlangyç meýdan hökmünde, lazer boşlugynda impulsyň wagt çäginiň we ýygylygynyň ewolýusiýa prosesi boýunça sanly simulýasiýa geçirildi. Impulsyň üç tapgyrdan geçendigi anyklandy: impuls bölünmegi, impuls döwürleýin yrgyldamagy we lazer boşlugynyň ähli ýerinde impulsyň deň paýlanmagy. Bu sanly netije, şeýle hem, öz-özüni guramak häsiýetlerini doly tassyklaýar.impuls lazeri.

Ultra çalt tohum impulslarynyň ot almagy arkaly dissipasiýa süýüminiň halka boşlugynda dört tolkunly garyşdyrma täsirini işletmek arkaly, THZ-den aşaky ultra ýokary gaýtalanýan ýygylyk impulslarynyň öz-özüni guramak we saklamak (tohum öçürilenden soň 0,5W kuwwatlylygyň durnukly çykyşy) üstünlikli gazanyldy we lidar meýdany üçin täze görnüşli ýagtylyk çeşmesini üpjün etdi: Onuň THZ-den aşaky derejeli gaýtalanmagy nokat bulut çözgüdini millimetr derejesine çenli ýokarlandyryp biler. Impulsyň öz-özüni saklaýan aýratynlygy ulgamyň energiýa sarp edilişini ep-esli azaldýar. Ähli süýümli gurluş 1,5 μm göz howpsuzlyk zolagynda ýokary durnukly işlemegi üpjün edýär. Geljege seredip, bu tehnologiýanyň ulaga oturdylan lidaryň kiçileşdirilmegine (MZI mikro-süzgüçlerine esaslanyp) we uzak aralykly anyklamaga (güýjüň > 1W-a çenli giňeldilmegine) tarap ewolýusiýasyny öňe sürmegine we köp tolkunly utgaşdyrylan ot almagy we akylly düzgünleşdirmegi arkaly çylşyrymly gurşawlaryň duýgy talaplaryna has-da uýgunlaşmagyna garaşylýar.