Ultra yüksək təkrar sürəti impulslu lazer

Ultra yüksək təkrar sürəti impulslu lazer

İşıq və maddənin qarşılıqlı təsirinin mikroskopik dünyasında ultra yüksək təkrar sürət impulsları (UHRPs) dəqiq zaman hökmdarı kimi çıxış edir – onlar saniyədə milyard dəfədən çox (1GHz) yellənir, spektral görüntüləmədə xərçəng hüceyrələrinin molekulyar barmaq izlərini çəkir, optik lif koordinasiyasında və dalğaların koordinasiyasında böyük miqdarda məlumat daşıyır. teleskoplar. Xüsusilə lidarın aşkarlama ölçüsünün sıçrayışında, terahertz ultra yüksək təkrar tezlikli impuls lazerləri (100-300 GHz) foton səviyyəsində məkan-zaman manipulyasiya gücü ilə üçölçülü qavrayışın sərhədlərini yenidən formalaşdıraraq, müdaxilə təbəqəsinə nüfuz etmək üçün güclü vasitələrə çevrilir. Hazırda dörd dalğalı qarışdırma (FWM) yaratmaq üçün nanoölçülü emal dəqiqliyi tələb edən mikro-halqa boşluqları kimi süni mikrostrukturlardan istifadə ultra yüksək təkrar sürəti optik impulsların alınmasının əsas üsullarından biridir. Alimlər diqqəti ultra incə strukturların emalı zamanı mühəndislik problemlərinin, impulsların başlanması zamanı tezliklərin tənzimlənməsi probleminin və impulsların yaranmasından sonra çevrilmə səmərəliliyi probleminin həllinə yönəldirlər. Başqa bir yanaşma yüksək qeyri-xətti liflərdən istifadə etmək və UHRP-ləri həyəcanlandırmaq üçün lazer boşluğunda modulyasiya qeyri-sabitlik effektindən və ya FWM effektindən istifadə etməkdir. Hələ ki, bizə daha çevik bir “zaman təyin edən” lazımdır.

Dissipativ FWM effektini həyəcanlandırmaq üçün ultrafast impulsların yeridilməsi ilə UHRP-nin yaradılması prosesi “ultrafast alovlanma” kimi təsvir edilir. Davamlı nasos, nəbz əmələ gəlməsinə nəzarət etmək üçün tənzimləmənin dəqiq tənzimlənməsi və FWM həddini aşağı salmaq üçün yüksək qeyri-xətti mühitin istifadəsini tələb edən yuxarıda qeyd olunan süni mikro halqa boşluğu sxemindən fərqli olaraq, bu “alovlanma” FWM-ni birbaşa həyəcanlandırmaq üçün ultrasürətli impulsların pik güc xüsusiyyətlərinə əsaslanır.

Şəkil 1 dissipativ lif halqası boşluqlarının ultrafast toxum nəbzinin həyəcanlanmasına əsaslanan nəbzin özünü təşkilinə nail olmağın əsas mexanizmini göstərir. Xarici olaraq vurulan ultraqısa toxum nəbzi (dövr T0, təkrarlama tezliyi F) dissipasiya boşluğunda yüksək güclü impuls sahəsini həyəcanlandırmaq üçün “alışdırma mənbəyi” kimi xidmət edir. Hüceyrədaxili qazanc modulu, zaman-tezlik domenində birgə tənzimləmə vasitəsilə toxumun nəbz enerjisini daraq formalı spektral reaksiyaya çevirmək üçün spektral formalaşdırıcı ilə sinerji işləyir. Bu proses ənənəvi davamlı nasosun məhdudiyyətlərini pozur: toxum nəbzi yayılma FWM həddinə çatdıqda sönür və dissipasiya boşluğu dinamik qazanc və itki balansı vasitəsilə nəbzin özünü təşkil edən vəziyyətini saxlayır, impulsun təkrarlanma tezliyi Fs (T FFv-nin daxili tezliyinə və casusluq dövrünə uyğundur).

Bu tədqiqat həm də nəzəri yoxlama aparmışdır. Eksperimental quraşdırmada qəbul edilmiş parametrlərə əsasən və 1ps iləultra sürətli pulse lazerilkin sahə kimi lazer boşluğunda nəbzin zaman domeninin və tezliyinin təkamül prosesi üzərində ədədi simulyasiya aparılmışdır. Müəyyən edilmişdir ki, nəbz üç mərhələdən keçmişdir: nəbzin parçalanması, nəbzin dövri salınması və bütün lazer boşluğunda nəbzin vahid paylanması. Bu ədədi nəticə həm də onun özünü təşkil edən xüsusiyyətlərini tam şəkildə yoxlayırpulse lazer.

Ultrasürətli toxum nəbzinin alovlanması vasitəsilə dissipativ lif halqası boşluğunda dörd dalğalı qarışdırma effektini işə salmaqla, sub-THZ ultra yüksək təkrar tezlikli impulsların (toxum söndürüldükdən sonra 0,5 Vt gücün sabit çıxışı) öz-özünə təşkili və saxlanması müvəffəqiyyətlə əldə edildi, bu da lidar-bulud nöqtəsi səviyyəsini yüksəltmək üçün yeni işıq mənbəyini təmin etdi: millimetr səviyyəsinə qədər. Pulse öz-özünə davam edən xüsusiyyət sistemin enerji istehlakını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Bütün lifli struktur 1,5 μm göz təhlükəsizlik zolağında yüksək sabitlik əməliyyatını təmin edir. Gələcəyə nəzər salsaq, bu texnologiyanın miniatürləşdirmə (MZI mikro filtrləri əsasında) və uzun məsafəli aşkarlama (gücünün > 1W-ə qədər genişləndirilməsi) istiqamətində avtomobilə quraşdırılmış lidarın təkamülünü idarə edəcəyi və çox dalğa uzunluğunda əlaqələndirilmiş alışma və ağıllı tənzimləmə vasitəsilə mürəkkəb mühitlərin qavrayış tələblərinə daha da uyğunlaşacağı gözlənilir.