Laser pulsa laju pangulangan anu luhur pisan

Laser pulsa laju pangulangan anu luhur pisan

Dina dunya mikroskopis interaksi antara cahaya sareng materi, pulsa laju pangulangan ultra-luhur (UHRP) bertindak salaku pangatur waktos anu tepat - aranjeunna osilasi langkung ti samilyar kali per detik (1GHz), néwak sidik jari molekuler sél kanker dina pencitraan spéktral, mawa jumlah data anu ageung dina komunikasi serat optik, sareng ngalibrasi koordinat panjang gelombang béntang dina teleskop. Utamana dina luncat dimensi deteksi lidar, laser pulsa laju pangulangan ultra-luhur terahertz (100-300 GHz) janten alat anu kuat pikeun nembus lapisan gangguan, ngabentuk deui wates persépsi tilu diménsi kalayan kakuatan manipulasi spatiotemporal dina tingkat foton. Ayeuna, nganggo mikrostruktur jieunan, sapertos rongga mikro-cincin anu meryogikeun akurasi pamrosésan nanoskala pikeun ngahasilkeun campuran opat gelombang (FWM), mangrupikeun salah sahiji metode utama pikeun kéngingkeun pulsa optik laju pangulangan ultra-luhur. Para ilmuwan fokus kana ngarengsekeun masalah rékayasa dina pamrosésan struktur ultra-halus, masalah tuning frékuénsi nalika inisiasi pulsa, sareng masalah efisiensi konvérsi saatos generasi pulsa. Pamarekan séjénna nyaéta nganggo serat anu nonlinier pisan sareng ngamangpaatkeun éfék instabilitas modulasi atanapi éfék FWM dina rongga laser pikeun ngarangsang UHRP. Nepi ka ayeuna, urang masih peryogi "pembentuk waktos" anu langkung terampil.

Prosés ngahasilkeun UHRP ku cara nyuntikkeun pulsa ultra gancang pikeun ngarangsang éfék FWM disipatif digambarkeun salaku "pengapian ultra gancang". Béda ti skéma rongga microring jieunan anu kasebat di luhur anu meryogikeun pompa kontinyu, panyesuaian detuning anu tepat pikeun ngontrol generasi pulsa, sareng panggunaan média anu nonlinier pisan pikeun nurunkeun ambang FWM, "pengapian" ieu ngandelkeun karakteristik kakuatan puncak pulsa ultra gancang pikeun langsung ngarangsang FWM, sareng saatos "pengapian pareum", Ngahontal UHRP anu mandiri.

Gambar 1 ngagambarkeun mékanisme inti pikeun ngahontal pangaturan pulsa mandiri dumasar kana éksitasi pulsa siki ultra gancang tina rongga cincin serat disipatif. Pulsa siki ultra pondok anu diinjeksi sacara éksternal (periode T0, frékuénsi pangulangan F) janten "sumber panyalaan" pikeun ngarangsang widang pulsa kakuatan tinggi dina rongga disipasi. Modul gain intraseluler jalan sacara sinergis sareng pembentuk spéktral pikeun ngarobih énergi pulsa siki janten réspon spéktral anu bentukna sisir ngalangkungan régulasi gabungan dina domain frékuénsi waktos. Prosés ieu ngarecah watesan pompa kontinyu tradisional: pulsa siki pareum nalika ngahontal ambang FWM disipasi, sareng rongga disipasi ngajaga kaayaan ngatur pulsa mandiri ngalangkungan kasaimbangan dinamis gain sareng rugi, kalayan frékuénsi pangulangan pulsa nyaéta Fs (saluyu sareng frékuénsi intrinsik FF sareng periode T tina rongga).

Panilitian ieu ogé ngalaksanakeun verifikasi téoritis. Dumasar kana parameter anu diadopsi dina setelan ékspériméntal sareng nganggo 1pslaser pulsa ultra gancangsalaku widang awal, simulasi numerik dilaksanakeun dina prosés évolusi domain waktos sareng frékuénsi pulsa dina rongga laser. Kapanggih yén pulsa ngalangkungan tilu tahapan: pamisahan pulsa, osilasi périodik pulsa, sareng distribusi seragam pulsa di sakumna rongga laser. Hasil numerik ieu ogé mastikeun sacara lengkep karakteristik anu ngatur diri tinalaser pulsa.

Ku cara micu éfék campuran opat gelombang dina rongga cingcin serat disipatif ngaliwatan pengapian pulsa siki ultra gancang, generasi sareng pangropéa pulsa frékuénsi pangulangan ultra-luhur sub-THZ anu ngatur sorangan (kaluaran stabil kakuatan 0,5W saatos siki dipareuman) parantos hasil kahontal, nyayogikeun jinis sumber cahaya anyar pikeun widang lidar: Frékuénsi tingkat sub-THZ na tiasa ningkatkeun résolusi awan titik ka tingkat miliméter. Fitur pulsa mandiri sacara signifikan ngirangan konsumsi énergi sistem. Struktur sadaya serat mastikeun operasi stabilitas anu luhur dina pita kaamanan panon 1,5 μm. Ningali ka hareup, téknologi ieu diperkirakeun bakal ngadorong évolusi lidar anu dipasang dina kendaraan nuju miniaturisasi (dumasar kana mikro-filter MZI) sareng deteksi jarak jauh (ékspansi kakuatan ka > 1W), sareng salajengna adaptasi kana sarat persepsi lingkungan anu rumit ngaliwatan pengapian anu terkoordinasi multi-panjang gelombang sareng pangaturan anu cerdas.