Cahaya katempo sub-20 femtodetiksumber laser pulsa anu tiasa diatur
Anyar-anyar ieu, tim panalungtik ti Inggris medalkeun hiji panilitian inovatif, anu ngumumkeun yén aranjeunna parantos hasil ngembangkeun cahaya katempo sub-20 femtosecond tingkat megawatt anu tiasa diatur.sumber laser pulsa. Sumber laser pulsa ieu, ultra gancanglaser seratSistem ieu sanggup ngahasilkeun pulsa kalayan panjang gelombang anu tiasa diatur, durasi anu pondok pisan, énergi anu luhurna 39 nanojoule, sareng daya puncak ngaleuwihan 2 megawatt, muka prospek aplikasi énggal pikeun widang sapertos spéktroskopi ultra gancang, pencitraan biologis, sareng pamrosésan industri.
Inti tina téknologi ieu aya dina kombinasi dua metode canggih: "Gain-Managed nonlinear Amplification (GMNA)" sareng "Resonant Dispersive Wave (RDW) emission". Baheula, pikeun kéngingkeun pulsa ultrashort anu tiasa diatur kinerja tinggi sapertos kitu, laser titanium-safir anu mahal sareng rumit atanapi amplifier parametrik optik biasana diperyogikeun. Alat-alat ieu henteu ngan ukur mahal, ageung, sareng sesah dijaga, tapi ogé diwatesan ku laju pangulangan sareng rentang tuning anu handap. Solusi sadaya-serat anu dikembangkeun ayeuna henteu ngan ukur sacara signifikan nyederhanakeun arsitéktur sistem tapi ogé ngirangan biaya sareng kompleksitas. Éta ngamungkinkeun generasi langsung sub-20 femtosecond, anu tiasa diatur dugi ka 400 dugi ka 700 nanometer sareng saluareun pulsa kakuatan tinggi dina frékuénsi pangulangan anu luhur 4,8 MHz. Tim panalungtikan ngahontal kamajuan ieu ngalangkungan arsitéktur sistem anu dirancang sacara tepat. Mimitina, aranjeunna nganggo osilator serat ytterbium anu dikonci mode anu ngajaga polarisasi pinuh dumasar kana eunteung cincin amplifikasi nonlinier (NALM) salaku sumber siki. Desain ieu henteu ngan ukur mastikeun stabilitas jangka panjang sistem, tapi ogé nyingkahan masalah degradasi panyerep jenuh fisik. Saatos preamplifikasi sareng komprési pulsa, pulsa siki diwanohkeun kana tahapan GMNA. GMNA ngamangpaatkeun modulasi fase mandiri sareng distribusi gain asimetris longitudinal dina serat optik pikeun ngahontal pelebaran spéktral sareng ngahasilkeun pulsa ultrashort kalayan chirp linier anu ampir sampurna, anu pamustunganana dikomprés ka sub-40 femtoseconds ngalangkungan pasangan grating. Salila tahapan generasi RDW, para panaliti nganggo serat inti berongga anti-résonansi salapan resonator anu dirancang sareng diproduksi nyalira. Serat optik jenis ieu ngagaduhan karugian anu handap pisan dina pita pulsa pompa sareng daérah cahaya anu katingali, ngamungkinkeun énergi dirobih sacara efisien tina pompa ka gelombang anu sumebar sareng nyingkahan gangguan anu disababkeun ku pita résonansi karugian anu luhur. Dina kaayaan optimal, énergi pulsa gelombang dispersi anu kaluaran ku sistem tiasa ngahontal 39 nanojoule, lébar pulsa pangpondokna tiasa ngahontal 13 femtodetik, daya puncakna tiasa dugi ka 2,2 megawatt, sareng efisiensi konvérsi énergi tiasa dugi ka 13%. Anu langkung pikaresepeun nyaéta ku cara nyaluyukeun tekanan gas sareng parameter serat, sistem ieu tiasa gampang dipanjangkeun kana pita ultraviolét sareng infrabeureum, ngahontal tuning pita lega ti ultraviolét jero ka infrabeureum.
Panalungtikan ieu henteu ngan ukur ngagaduhan pentingna anu signifikan dina widang dasar fotonik, tapi ogé muka kaayaan énggal pikeun widang industri sareng aplikasi. Salaku conto, dina widang sapertos pencitraan mikroskop multi-foton, spéktroskopi ultrafast time-resolved, pamrosésan bahan, ubar presisi, sareng panalungtikan optik nonlinier ultrafast, jinis sumber cahaya ultrafast énggal anu kompak, efisien, sareng murah ieu bakal nyayogikeun pangguna alat sareng kalenturan anu teu acan pernah aya. Utamana dina skénario anu meryogikeun laju pangulangan anu luhur, kakuatan puncak sareng pulsa ultra-pondok, téknologi ieu teu diragukeun langkung kompetitif sareng gaduh poténsi promosi anu langkung ageung dibandingkeun sareng sistem amplifikasi parametrik titanium-safir atanapi optik tradisional.
Ka hareupna, tim panalungtikan ngarencanakeun pikeun ngaoptimalkeun sistem ieu langkung jauh, sapertos ngahijikeun arsitéktur ayeuna anu ngandung sababaraha komponén optik rohangan bébas kana serat optik, atanapi bahkan nganggo hiji osilator Mamyshev pikeun ngagentos kombinasi osilator sareng amplifier ayeuna, pikeun ngahontal miniaturisasi sareng integrasi sistem. Salian ti éta, ku cara adaptasi kana rupa-rupa jinis serat anti-résonansi, ngenalkeun gas aktif Raman sareng modul penggandaan frékuénsi, sistem ieu diperkirakeun bakal dilegaan kana pita anu langkung lega, nyayogikeun solusi laser ultrafast sadaya serat, pita lega, pikeun sababaraha widang sapertos ultraviolét, cahaya anu katingali sareng infra red.
Gambar 1. Diagram skematis tina tuning laser pulsa
Waktos posting: 28 Méi-2025