Ultra ýokary gaýtalanma tizligi impulsly lazer

Ultra ýokary gaýtalanma tizligi impulsly lazer

Lightagtylyk bilen materiýanyň özara täsiriniň mikroskopik dünýäsinde ultra ýokary gaýtalanma tizligi impulslary (UHRPs) wagtyň takyk hökümdarlary hökmünde hereket edýär - sekuntda milliard gezekden gowrak yrgyldama (1 GGs), spektral şekillendirişde rak öýjükleriniň molekulýar barmak yzlaryny ele alýar, teleskoplarda ýyldyzlaryň tolkun koordinatlaryny kalibrleýär. Esasanam lidaryň kesgitleýiş ölçeginiň böküşinde terahertz ultra-ýokary gaýtalanma tizligi impulsly lazerler (100-300 GGs), foton derejesinde spatiotemporal manipulýasiýa güýji bilen üç ölçegli duýgynyň çäklerini üýtgedip, päsgelçilik gatlagyna girmek üçin güýçli gurallara öwrülýär. Häzirki wagtda dört tolkunly garyşyk (FWM) döretmek üçin nanoskale gaýtadan işlemegiň takyklygyny talap edýän mikro halka boşluklary ýaly emeli mikrostrukturalary ulanmak, aşa ýokary gaýtalanma tizligini optiki impulslary almak üçin esasy usullardan biridir. Alymlar ultra inçe gurluşlary gaýtadan işlemekde in engineeringenerçilik meselelerini, impuls başlangyjy wagtynda ýygylygy sazlamak meselesini we impuls döredilenden soň öwrülişiň netijeliligini çözmäge ünsi jemleýärler. Başga bir çemeleşme, ýokary çyzykly süýümleri ulanmak we UHRP-leri tolgundyrmak üçin lazer boşlugynyň içindäki modulýasiýa durnuksyzlyk effektini ýa-da FWM täsirini ulanmak. Şu wagta çenli bize has çylşyrymly “wagt has gysga” gerek.

Düwürtikli FWM täsirini tolgundyrmak üçin ultrafast impulslary sanjyp, UHRP öndürmek prosesi “ultrafast ot” hökmünde häsiýetlendirilýär. FWM bosagasyny peseltmek üçin üznüksiz nasoslamagy, impulsyň döremegine gözegçilik etmek üçin detunirlemegi takyk sazlamagy we FWM bosagasyny peseltmek üçin ýokary çyzykly mediany ulanmagy talap edýän emeli mikroraktiw boşluk shemasyndan tapawutlylykda, bu “tutaşdyrmak” FWM-ni gönüden-göni tolgundyrmak üçin ultrafast impulslaryň iň ýokary güýç aýratynlyklaryna daýanýar we “tutaşdyrylandan” soň, öz-özüni saklaýan UHRP-e ýetiň.

1-nji suratda, süýümli halka boşluklarynyň ultrafast tohum impulsynyň tolgunmasy esasynda impulsyň öz-özüni guramagynyň esasy mehanizmi görkezilýär. Daşarky sanjym edilen ultraşort tohum impulsy (T0 döwür, gaýtalanma ýygylygy F) bölüniş boşlugynyň içinde ýokary güýçli impuls meýdanyny tolgundyrmak üçin “ot alma çeşmesi” bolup hyzmat edýär. Öýjükli girdeji moduly, tohum impulsynyň energiýasyny wagt ýygylygy domeninde bilelikdäki düzgünleşdirmek arkaly tohum impulsynyň energiýasyny tarak şekilli spektral reaksiýa öwürmek üçin spektral şekil bilen sinergiýada işleýär. Bu amal adaty üznüksiz nasosyň çäklendirmelerini bozýar: tohum impulsy bölünip çykýan FWM bosagasyna ýetende ýapylýar we bölüniş boşlugy impulsyň öz-özüni tertipleşdirýän ýagdaýyny gazanmagyň we ýitginiň dinamiki deňagramlylygy arkaly saklaýar, impulsyň gaýtalanýan ýygylygy Fs (içerki ýygylyk FF we boşlugyň T döwri bilen gabat gelýär).

Bu gözleg teoretiki barlagy hem geçirdi. Synag gurnamasynda we 1ps bilen kabul edilen parametrlere esaslanýarultrafast impuls lazeribaşlangyç meýdan hökmünde san simulýasiýasy impulsyň wagt meýdanynyň we lazer boşlugynyň ýygylygynyň ewolýusiýa prosesinde geçirildi. Impulsyň üç basgançakdan geçendigi anyklandy: impulsyň bölünmegi, impulsyň döwürleýin yrgyldamasy we tutuş lazer boşlugynda impulsyň birmeňzeş paýlanyşy. Bu san netijesi, öz-özüni guramagyň aýratynlyklaryny hem doly tassyklaýarimpuls lazeri.

Ultrafast tohum impulsynyň tutaşmagy arkaly bölünip çykýan süýüm halkasynyň boşlugynyň içinde dört tolkunly garyşyk effektini döretmek bilen, THZ-iň ýokary ýokary gaýtalanýan ýygylyk impulslaryny (tohum öçürilenden soň 0,5W güýji durnukly çykarmak) üstünlikli gazanyldy, lidar meýdany üçin täze ýagtylyk çeşmesini üpjün edip biler: THZ derejesindäki refreksiýa nokat bulut derejesini ýokarlandyryp biler. Impulsyň özüni saklaýan aýratynlygy ulgamyň energiýa sarp edilişini ep-esli azaldar. Fiberhli süýümli gurluş, 1,5 mm göz howpsuzlygy zolagynda ýokary durnuklylygy üpjün edýär. Geljege nazar aýlasak, bu tehnologiýa ulagda oturdylan lidaryň miniatýurizasiýa (MZI mikro-süzgüçleri esasynda) we uzak aralyga kesgitleme (güýjüň giňelmegi> 1W çenli) ösmegine itergi berer we köp tolkun uzynlygy utgaşdyrylan ot ýakmak we akylly kadalaşdyrmak arkaly çylşyrymly gurşawyň kabul ediş talaplaryna hasam uýgunlaşar.