20 фемтосекундтан төмен көрінетін жарықреттелетін импульстік лазер көзі
Жақында Ұлыбританияның зерттеу тобы инновациялық зерттеу жариялап, олар реттелетін мегаватт деңгейінде 20 фемтосекундтан төмен көрінетін жарықты реттейтін қондырғыны сәтті жасағанын жариялады.импульстік лазер көзі. Бұл импульстік лазер көзі, өте жылдамталшықты лазержүйе реттелетін толқын ұзындығымен, ультра қысқа ұзақтығымен, 39 наножульге дейін жоғары энергиямен және 2 мегаватттан асатын ең жоғары қуатымен импульстарды генерациялай алады, бұл ультра жылдам спектроскопия, биологиялық бейнелеу және өнеркәсіптік өңдеу сияқты салалар үшін қолданудың жаңа перспективаларын ашады.
Бұл технологияның негізгі ерекшелігі екі алдыңғы қатарлы әдістердің үйлесімі болып табылады: «Табыспен басқарылатын сызықтық емес күшейту (GMNA)» және «Резонансты дисперсиялық толқын (RDW) эмиссиясы». Бұрын мұндай жоғары өнімді реттелетін ультра қысқа импульстарды алу үшін әдетте қымбат және күрделі титан-сафир лазерлері немесе оптикалық параметрлік күшейткіштер қажет болды. Бұл құрылғылар қымбат, көлемді және техникалық қызмет көрсету қиын ғана емес, сонымен қатар қайталаудың төмен жылдамдығымен және баптау диапазонымен шектелген. Осы жолы әзірленген толық талшықты шешім жүйенің архитектурасын айтарлықтай жеңілдетіп қана қоймайды, сонымен қатар шығындар мен күрделілікті айтарлықтай азайтады. Ол 400-ден 700 нанометрге дейін реттелетін және 4,8 МГц жоғары қайталану жиілігінде жоғары қуатты импульстерден тыс 20 фемтосекундты тікелей генерациялауға мүмкіндік береді. Зерттеу тобы бұл жетістікке нақты жобаланған жүйе архитектурасы арқылы қол жеткізді. Біріншіден, олар тұқым көзі ретінде сызықты емес күшейту сақинасының айнасына (NALM) негізделген толық поляризацияны сақтайтын режимді құлыпталған итербий талшықты осцилляторын пайдаланды. Бұл дизайн жүйенің ұзақ мерзімді тұрақтылығын қамтамасыз етіп қана қоймайды, сонымен қатар физикалық қаныққан абсорберлердің деградация мәселесін болдырмайды. Алдын ала күшейту және импульсті сығудан кейін тұқым импульстары GMNA сатысына енгізіледі. GMNA спектрлік кеңеюге қол жеткізу үшін оптикалық талшықтардағы өздігінен фазалық модуляцияны және бойлық асимметриялық күшейту үлестірімін пайдаланады және мінсіз дерлік сызықтық шиқылмен ультра қысқа импульстарды жасайды, олар ақырында тор жұптары арқылы 40 фемтосекундқа дейін қысылады. RDW генерациялау кезеңінде зерттеушілер өздігінен жобаланған және өндірілген тоғыз резонаторлы резонансқа қарсы қуыс ядролы талшықтарды пайдаланды. Оптикалық талшықтың бұл түрі сорғының импульстік диапазонында және көрінетін жарық аймағында өте төмен жоғалтуға ие, бұл энергияны сорғыдан дисперсті толқынға тиімді түрлендіруге мүмкіндік береді және жоғары жоғалту резонанстық жолақпен туындаған кедергілерді болдырмайды. Оңтайлы жағдайларда жүйенің дисперсиялық толқындық импульстік энергия шығаруы 39 наножоульге, ең қысқа импульс ені 13 фемтосекундқа жетуі мүмкін, ең жоғары қуат 2,2 мегаваттқа дейін жетуі мүмкін және энергияны түрлендіру тиімділігі 13% дейін жоғары болуы мүмкін. Одан да қызықтысы, газ қысымы мен талшық параметрлерін реттеу арқылы жүйені ультракүлгін және инфрақызыл жолақтарға оңай кеңейтуге болады, терең ультракүлгіннен инфрақызылға дейін кең жолақты реттеуге қол жеткізуге болады.
Бұл зерттеу фотониканың іргелі саласында маңызды мәнге ие болып қана қоймайды, сонымен қатар өнеркәсіптік және қолданбалы салалар үшін жаңа жағдайды ашады. Мысалы, көп фотонды микроскопиялық бейнелеу, уақыт бойынша шешілетін ультра жылдам спектроскопия, материалды өңдеу, дәл медицина және ультра жылдам сызықты емес оптиканы зерттеу сияқты салаларда бұл ықшам, тиімді және арзан жаңа өте жылдам жарық көзінің түрі пайдаланушыларға бұрын-соңды болмаған құралдар мен икемділік береді. Әсіресе жоғары қайталану жылдамдығын, ең жоғары қуатты және ультра қысқа импульстарды қажет ететін сценарийлерде бұл технология, сөзсіз, бәсекеге қабілетті және дәстүрлі титан-сапфир немесе оптикалық параметрлік күшейту жүйелерімен салыстырғанда жоғары жылжыту әлеуеті бар.
Болашақта зерттеу тобы жүйені одан әрі оңтайландыруды жоспарлап отыр, мысалы, көптеген бос кеңістіктік оптикалық компоненттерді қамтитын қазіргі архитектураны оптикалық талшықтарға біріктіру немесе тіпті жүйені миниатюризациялау мен интеграциялауға қол жеткізу үшін ағымдағы осциллятор мен күшейткіш комбинациясын ауыстыру үшін бір Мамышев осцилляторын пайдалану. Сонымен қатар, резонансқа қарсы талшықтардың әртүрлі түрлеріне бейімделу, Раман белсенді газдары мен жиілікті қосарлы модульдерді енгізу арқылы бұл жүйе ультракүлгін, көрінетін жарық және инфрақызыл сияқты көптеген өрістер үшін толық талшықты, кең жолақты, ультра жылдам лазерлік шешімдерді қамтамасыз ететін кеңірек диапазонға дейін кеңейтіледі деп күтілуде.
Сурет 1. Импульстік лазерді баптау схемасы
Хабарлама уақыты: 28 мамыр 2025 ж