Ultra yüksək təkrarlanma dərəcəsi impulslu lazer
İşıq və maddə arasındakı qarşılıqlı təsirin mikroskopik dünyasında ultra yüksək təkrarlanma sürəti impulsları (UHRP) dəqiq zamanın hökmdarları kimi çıxış edir - onlar saniyədə bir milyard dəfədən çox (1GHz) sürətlə titrəyir, spektral görüntüləmədə xərçəng hüceyrələrinin molekulyar barmaq izlərini tutur, optik lifli rabitədə çoxlu miqdarda məlumat daşıyır və teleskoplarda ulduzların dalğa uzunluğu koordinatlarını kalibrləyir. Xüsusilə lidarın aşkarlama ölçüsünün sıçrayışında terahers ultra yüksək təkrarlanma sürəti impulslu lazerlər (100-300 GHz) interferensiya təbəqəsinə nüfuz etmək üçün güclü vasitələrə çevrilir, foton səviyyəsində məkan-zaman manipulyasiya gücü ilə üçölçülü qavrayışın sərhədlərini yenidən formalaşdırır. Hazırda dörd dalğalı qarışdırma (FWM) yaratmaq üçün nanoskal emal dəqiqliyi tələb edən mikrohalqa boşluqları kimi süni mikrostrukturlardan istifadə ultra yüksək təkrarlanma sürəti optik impulslar əldə etməyin əsas metodlarından biridir. Alimlər ultra incə strukturların emalındakı mühəndislik problemlərinin, impulsun başlanğıcı zamanı tezlik tənzimləmə probleminin və impuls yarandıqdan sonra çevrilmə səmərəliliyi probleminin həllinə diqqət yetirirlər. Başqa bir yanaşma, yüksək dərəcədə qeyri-xətti liflərdən istifadə etmək və UHRP-ləri həyəcanlandırmaq üçün lazer boşluğunda modulyasiya qeyri-sabitliyi effektindən və ya FWM effektindən istifadə etməkdir. İndiyə qədər bizə daha çevik bir "zaman formalaşdırıcısı" lazımdır.
Dissipativ FWM effektini həyəcanlandırmaq üçün ultrasürətli impulslar yeritməklə UHRP yaratmaq prosesi "ultrasürətli alovlanma" kimi təsvir olunur. Yuxarıda qeyd olunan süni mikrohalqa boşluğu sxemindən fərqli olaraq, davamlı nasoslama, impuls generasiyasını idarə etmək üçün deteksiyanın dəqiq tənzimlənməsi və FWM həddini aşağı salmaq üçün yüksək dərəcədə qeyri-xətti mühitin istifadəsini tələb edir, bu "alovlanma" birbaşa FWM-i həyəcanlandırmaq üçün ultrasürətli impulsların pik güc xüsusiyyətlərinə əsaslanır və "alovlanma söndürüldükdən" sonra özünü təmin edən UHRP əldə edilir.
Şəkil 1, dissipativ lif halqa boşluqlarının ultrasürətli toxum impulsunun həyəcanlanmasına əsaslanan impuls özünütəşkilinə nail olmağın əsas mexanizmini göstərir. Xarici olaraq yeridilən ultrasürətli toxum impulsu (T0 dövrü, təkrarlama tezliyi F), dissipasiya boşluğunda yüksək güclü impuls sahəsini həyəcanlandırmaq üçün "alovlanma mənbəyi" kimi xidmət edir. Hüceyrədaxili qazanc modulu, zaman-tezlik sahəsində birgə tənzimləmə yolu ilə toxum impuls enerjisini daraq şəkilli spektral reaksiyaya çevirmək üçün spektral formalaşdırıcı ilə sinerjidə işləyir. Bu proses ənənəvi davamlı nasoslamanın məhdudiyyətlərini pozur: toxum impulsu dissipasiya FWM həddinə çatdıqda sönür və dissipasiya boşluğu qazanc və itkinin dinamik tarazlığı vasitəsilə impulsun özünütəşkil vəziyyətini saxlayır, impuls təkrarlama tezliyi Fs olur (boşluğun daxili tezliyi FF və T dövrünə uyğundur).
Bu tədqiqat həmçinin nəzəri yoxlama aparmışdır. Təcrübə qurğusunda qəbul edilmiş parametrlərə və 1ps ilə əsaslanaraqultra sürətli impuls lazeriİlkin sahə olaraq, lazer boşluğu daxilində impulsun zaman domeninin və tezliyinin təkamül prosesi üzərində ədədi simulyasiya aparılmışdır. Məlum olmuşdur ki, impuls üç mərhələdən keçmişdir: impulsun parçalanması, impulsun dövri rəqsi və bütün lazer boşluğu boyunca impulsun vahid paylanması. Bu ədədi nəticə həmçinin özünütəşkil edən xüsusiyyətləri tam təsdiqləyir.impuls lazeri.
Ultrasürətli toxum impulslarının alovlanması vasitəsilə dissipativ lif halqası boşluğunda dörd dalğalı qarışdırma effektini tetiklemeklə, sub-THZ ultra yüksək təkrarlama tezlikli impulsların öz-özünə təşkili və saxlanması (toxum söndürüldükdən sonra 0,5 Vt gücündə sabit çıxış) uğurla əldə edildi və lidar sahəsi üçün yeni bir işıq mənbəyi təmin etdi: Onun sub-THZ səviyyəli təkrar tezliyi nöqtə bulud qətnaməsini millimetr səviyyəsinə qədər artıra bilər. İmpulsun özünü təmin edən xüsusiyyəti sistemin enerji istehlakını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Bütün lifli struktur 1,5 μm göz təhlükəsizlik zolağında yüksək sabitlik işləməsini təmin edir. Gələcəyə baxdıqda, bu texnologiyanın nəqliyyat vasitəsinə quraşdırılmış lidarın miniatürləşməyə (MZI mikro-filtrlərinə əsaslanaraq) və uzun mənzilli aşkarlamaya (gücün > 1 Vt-a qədər genişləndirilməsi) doğru təkamülünü sürətləndirəcəyi və çoxdalğalı koordinasiyalı alovlanma və ağıllı tənzimləmə vasitəsilə mürəkkəb mühitlərin qavrayış tələblərinə daha da uyğunlaşacağı gözlənilir.
Yazı vaxtı: 08 İyul 2025