20 femtosaniyədən aşağı görünən işıqtənzimlənən impulslu lazer mənbəyi
Bu yaxınlarda Böyük Britaniyadan olan bir tədqiqat qrupu innovativ bir araşdırma dərc edərək, meqavatt səviyyəsində 20 femtosaniyədən aşağı tənzimlənən görünən işığı uğurla hazırladıqlarını elan etdi.impulslu lazer mənbəyiBu impulslu lazer mənbəyi, ultra sürətlilif lazerSistem tənzimlənən dalğa uzunluqlarına, ultra qısa müddətlərə, 39 nanojoula qədər yüksək enerjiyə və 2 meqavatdan çox pik gücünə malik impulslar yaratmaq qabiliyyətinə malikdir və bu da ultrasürətli spektroskopiya, bioloji görüntüləmə və sənaye emalı kimi sahələr üçün tamamilə yeni tətbiq perspektivləri açır.
Bu texnologiyanın əsas məqamı iki qabaqcıl metodun birləşməsindədir: “Qazandırma ilə İdarə Olunan Qeyri-Xətti Gücləndirmə (GMNA)” və “Rezonans Dispersiya Dalğası (RDW) emissiyası”. Keçmişdə bu cür yüksək performanslı tənzimlənən ultra qısa impulslar əldə etmək üçün adətən bahalı və mürəkkəb titan-safir lazerləri və ya optik parametrik gücləndiricilər tələb olunurdu. Bu cihazlar yalnız bahalı, həcmli və texniki xidməti çətin olmaqla yanaşı, həm də aşağı təkrarlama sürətləri və tənzimləmə diapazonları ilə məhdudlaşırdı. Bu dəfə hazırlanmış tam lifli həll sistem arxitekturasını əhəmiyyətli dərəcədə sadələşdirməklə yanaşı, xərcləri və mürəkkəbliyi də xeyli azaldır. Bu, 4,8 MHz yüksək təkrarlama tezliyində 400-700 nanometr və daha yüksək güclü impulslara tənzimlənə bilən 20-dən aşağı femtosaniyənin birbaşa generasiyasına imkan verir. Tədqiqat qrupu bu irəliləyişi dəqiq hazırlanmış sistem arxitekturası vasitəsilə əldə etdi. Əvvəlcə, onlar qeyri-xətti gücləndirmə halqa güzgüsünə (NALM) əsaslanan tam polyarizasiyanı qoruyan rejimi kilidləyən itterbium lifli osilatordan istifadə etdilər. Bu dizayn sistemin uzunmüddətli sabitliyini təmin etməklə yanaşı, həm də fiziki doymuş absorberlərin deqradasiya probleminin qarşısını alır. Əvvəlcədən gücləndirmə və impuls sıxılmasından sonra toxum impulsları GMNA mərhələsinə daxil edilir. GMNA, spektral genişlənməyə nail olmaq və demək olar ki, mükəmməl xətti cingilti ilə ultra qısa impulslar yaratmaq üçün optik liflərdə öz-fazalı modulyasiya və uzununa asimmetrik qazanc paylanmasından istifadə edir ki, bu da nəticədə barmaqlıq cütləri vasitəsilə 40 femtosaniyədən aşağı sıxılır. RDW generasiya mərhələsində tədqiqatçılar özləri tərəfindən hazırlanmış və istehsal edilmiş doqquz rezonanslı anti-rezonans boş nüvəli liflərdən istifadə etdilər. Bu tip optik lif nasos impuls zolağında və görünən işıq bölgəsində olduqca aşağı itkiyə malikdir, bu da enerjinin nasosdan dağılmış dalğaya səmərəli şəkildə çevrilməsinə imkan verir və yüksək itkili rezonans zolağının yaratdığı müdaxilənin qarşısını alır. Optimal şəraitdə sistemin dispersiya dalğası impuls enerji çıxışı 39 nanokul, ən qısa impuls eni 13 femtosaniyə, pik gücü 2,2 meqavata, enerji çevrilmə səmərəliliyi isə 13%-ə qədər ola bilər. Daha da maraqlısı odur ki, qaz təzyiqini və lif parametrlərini tənzimləməklə sistemin ultrabənövşəyi və infraqırmızı zolaqlara asanlıqla genişləndirilməsi və dərin ultrabənövşəyidən infraqırmızıya qədər genişzolaqlı tənzimləməyə nail olunması mümkündür.
Bu tədqiqat təkcə fotonikanın fundamental sahəsində əhəmiyyətli əhəmiyyət kəsb etmir, həm də sənaye və tətbiq sahələri üçün yeni bir vəziyyət yaradır. Məsələn, çoxfotonlu mikroskopiya görüntüləməsi, ultrasürətli zamanla həll olunan spektroskopiya, material emalı, dəqiq tibb və ultrasürətli qeyri-xətti optika tədqiqatları kimi sahələrdə bu kompakt, səmərəli və ucuz yeni tip ultrasürətli işıq mənbəyi istifadəçilərə misli görünməmiş alətlər və rahatlıq təmin edəcək. Xüsusilə yüksək təkrarlanma sürətləri, pik güc və ultra qısa impulslar tələb edən ssenarilərdə bu texnologiya şübhəsiz ki, daha rəqabətlidir və ənənəvi titan-safir və ya optik parametrik gücləndirmə sistemləri ilə müqayisədə daha böyük təşviq potensialına malikdir.
Gələcəkdə tədqiqat qrupu sistemi daha da optimallaşdırmağı, məsələn, birdən çox boş məkan optik komponentlərini ehtiva edən mövcud arxitekturanı optik liflərə inteqrasiya etməyi və ya hətta sistemin miniatürləşdirilməsinə və inteqrasiyasına nail olmaq üçün mövcud ossillyator və gücləndirici kombinasiyasını əvəz etmək üçün tək bir Mamışev osilatorundan istifadə etməyi planlaşdırır. Bundan əlavə, müxtəlif növ anti-rezonans liflərinə uyğunlaşmaqla, Raman aktiv qazları və tezlik ikiqat modullarını tətbiq etməklə, bu sistemin daha geniş diapazona genişləndirilməsi və ultrabənövşəyi, görünən işıq və infraqırmızı kimi bir çox sahə üçün bütün lifli, genişzolaqlı, ultrasürətli lazer həlləri təmin etməsi gözlənilir.
Şəkil 1. İmpulslu lazerin tənzimlənməsinin sxematik diaqramı
Yayımlanma vaxtı: 28 may 2025