20 femtosaniyədən aşağı görünən işıqtənzimlənə bilən impulslu lazer mənbəyi
Bu yaxınlarda Böyük Britaniyadan olan bir araşdırma qrupu, tənzimlənə bilən meqavat səviyyəli 20 femtosaniyədən aşağı görünən işığı uğurla inkişaf etdirdiklərini elan edərək innovativ bir araşdırma nəşr etdi.impulslu lazer mənbəyi. Bu impuls lazer mənbəyi, ultrafastfiber lazersistem tənzimlənə bilən dalğa uzunluqlarına, ultra qısa müddətə, 39 nanojul kimi yüksək enerjilərə və 2 meqavatdan çox pik gücə malik impulslar yaratmağa qadirdir və ultrasürətli spektroskopiya, bioloji görüntüləmə və sənaye emal kimi sahələr üçün tamamilə yeni tətbiq perspektivləri açır.
Bu texnologiyanın əsas məqamı iki qabaqcıl metodun birləşməsindədir: “Gain-Managed qeyri-xətti gücləndirmə (GMNA)” və “Rezonans dispersiv dalğa (RDW) emissiyası”. Keçmişdə belə yüksək performanslı tənzimlənən ultrashort impulsları əldə etmək üçün adətən bahalı və mürəkkəb titan-safir lazerlər və ya optik parametrik gücləndiricilər tələb olunurdu. Bu cihazlar nəinki bahalı, həcmli və saxlanması çətin idi, həm də aşağı təkrarlama dərəcələri və tənzimləmə diapazonları ilə məhdudlaşırdı. Bu dəfə hazırlanmış tam lifli həll yalnız sistem arxitekturasını əhəmiyyətli dərəcədə sadələşdirmir, həm də xərcləri və mürəkkəbliyi xeyli azaldır. O, 400-dən 700 nanometrə qədər tənzimlənən və 4,8 MHz yüksək təkrar tezliyində yüksək güclü impulslardan kənarda 20-dən aşağı femtosaniyənin birbaşa istehsalına imkan verir. Tədqiqat qrupu bu irəliləyişə dəqiq dizayn edilmiş sistem arxitekturası vasitəsilə nail olub. Birincisi, toxum mənbəyi kimi qeyri-xətti gücləndirici halqa güzgüsünə (NALM) əsaslanan tam qütbləşməni qoruyan rejim kilidli iterbiy lifli osilatordan istifadə etdilər. Bu dizayn təkcə sistemin uzunmüddətli dayanıqlığını təmin etmir, həm də fiziki doymuş absorberlərin deqradasiya problemindən qaçır. Əvvəlcədən gücləndirmə və pulse sıxılmadan sonra toxum paxlalıları GMNA mərhələsinə daxil edilir. GMNA spektral genişlənməyə nail olmaq üçün optik liflərdə öz-faza modulyasiyasından və uzununa asimmetrik qazanc paylanmasından istifadə edir və nəticədə ızgara cütləri vasitəsilə 40-dan aşağı femtosaniyə qədər sıxılan, demək olar ki, mükəmməl xətti cik-cik ilə ultraqısa impulslar yaradır. RDW generasiya mərhələsində tədqiqatçılar öz-özünə hazırlanmış və istehsal olunmuş doqquz rezonatorlu anti-rezonans içi boş nüvəli liflərdən istifadə etdilər. Bu növ optik lif nasosun impuls diapazonunda və görünən işıq bölgəsində son dərəcə aşağı itkiyə malikdir, enerjinin nasosdan dispers dalğaya səmərəli şəkildə çevrilməsinə imkan verir və yüksək itkili rezonans zolağının yaratdığı müdaxilənin qarşısını alır. Optimal şəraitdə sistem tərəfindən dispersiya dalğasının impuls enerjisi çıxışı 39 nanojule, ən qısa impuls eni 13 femtosaniyə, pik güc 2,2 meqavat qədər yüksək ola bilər və enerjiyə çevrilmə səmərəliliyi 13%-ə qədər ola bilər. Daha maraqlısı odur ki, qaz təzyiqini və lif parametrlərini tənzimləməklə sistem asanlıqla ultrabənövşəyi və infraqırmızı zolaqlara qədər genişləndirilə bilər, dərin ultrabənövşəyidən infraqırmızıya qədər genişzolaqlı tənzimləmə əldə edilir.
Bu tədqiqat təkcə fotonikanın fundamental sahəsində mühüm əhəmiyyət kəsb etmir, həm də sənaye və tətbiq sahələri üçün yeni bir vəziyyət açır. Məsələn, çox fotonlu mikroskop təsviri, ultrasürətli zamanla həll olunan spektroskopiya, material emalı, dəqiq tibb və ultrasürətli qeyri-xətti optika tədqiqatı kimi sahələrdə bu yığcam, səmərəli və ucuz qiymətə yeni ultrasürətli işıq mənbəyi istifadəçilərə görünməmiş alətlər və çeviklik təmin edəcək. Xüsusilə yüksək təkrarlama dərəcələri, pik güc və ultra-qısa impulslar tələb edən ssenarilərdə bu texnologiya, şübhəsiz ki, ənənəvi titan-safir və ya optik parametrik gücləndirmə sistemləri ilə müqayisədə daha rəqabətədavamlıdır və daha çox irəliləmə potensialına malikdir.
Gələcəkdə tədqiqat qrupu sistemin miniatürləşdirilməsinə və inteqrasiyasına nail olmaq üçün, məsələn, çoxsaylı boş optik komponentləri ehtiva edən mövcud arxitekturanı optik liflərə inteqrasiya etmək və ya hətta cari osilator və gücləndirici birləşməni əvəz etmək üçün tək Mamışev osilatorundan istifadə etmək kimi sistemi daha da optimallaşdırmağı planlaşdırır. Bundan əlavə, müxtəlif növ anti-rezonans liflərə uyğunlaşaraq, Raman aktiv qazları və tezlik ikiqat modullarını təqdim edərək, bu sistemin ultrabənövşəyi, görünən işıq və infraqırmızı kimi bir çox sahələr üçün tam lifli, genişzolaqlı, ultrasürətli lazer həllərini təmin edərək daha geniş diapazonda genişləndirilməsi gözlənilir.
Şəkil 1. İmpulslu lazerin sazlanmasının sxematik diaqramı
Göndərmə vaxtı: 28 may 2025-ci il