Өте жоғары қайталанатын импульстік лазер

Өте жоғары қайталанатын импульстік лазер

Жарық пен заттың өзара әрекеттесуінің микроскопиялық әлемінде өте жоғары қайталану жиілігі импульстері (UHRPs) уақыттың дәл сызғышы ретінде әрекет етеді – олар секундына миллиардтан астам рет (1 ГГц) тербеледі, спектрлік бейнелеуде рак клеткаларының молекулалық саусақ іздерін түсіреді, оптикалық талшықты байланыста және толқындардағы оптикалық байланыста үлкен көлемде деректерді тасымалдайды. телескоптар. Әсіресе лидар анықтау өлшемінің секіруінде терагерц ультра жоғары қайталанатын импульстік лазерлер (100-300 ГГц) фотон деңгейінде кеңістік-уақытша манипуляциялық қуатпен үш өлшемді қабылдау шекараларын қайта құра отырып, интерференциялық қабатқа енетін қуатты құралға айналады. Қазіргі уақытта төрт толқынды араластыруды (FWM) генерациялау үшін наносөлшемді өңдеу дәлдігін қажет ететін микро сақина қуыстары сияқты жасанды микроқұрылымдарды пайдалану өте жоғары қайталану жылдамдығы оптикалық импульстарды алудың негізгі әдістерінің бірі болып табылады. Ғалымдар ультра жұқа құрылымдарды өңдеудегі инженерлік есептерді, импульсті бастау кезінде жиілікті реттеу мәселесін және импульсті генерациялаудан кейінгі түрлендіру тиімділігі мәселесін шешуге назар аударады. Тағы бір тәсіл - жоғары сызықты емес талшықтарды пайдалану және UHRP қоздыру үшін лазер қуысында модуляцияның тұрақсыздығы әсерін немесе FWM әсерін пайдалану. Әзірге бізге епті «уақыт қалыптастырушы» керек.

Диссипативті FWM әсерін қоздыру үшін ультра жылдам импульстарды енгізу арқылы UHRP генерациялау процесі «ультрафастты тұтану» ретінде сипатталады. Үздіксіз айдауды, импульстің генерациясын басқару үшін анықтауды дәл реттеуді және FWM шегін төмендету үшін жоғары сызықты емес ортаны пайдалануды қажет ететін жоғарыда аталған жасанды микро сақина қуысының схемасынан айырмашылығы, бұл «тұтану» FWM-ді тікелей қоздыру үшін өте жылдам импульстердің ең жоғары қуат сипаттамаларына сүйенеді және ARP-ді өшіргеннен кейін «өзін-өзі тұтану».

1-сурет диссипативті талшықты сақина қуыстарының ультра жылдам тұқымдық импульстік қозуына негізделген импульстің өзін-өзі ұйымдастыруына қол жеткізудің негізгі механизмін көрсетеді. Сырттан инъекцияланған ультра қысқа тұқым импульсі (T0 кезеңі, қайталану жиілігі F) диссипация қуысында жоғары қуатты импульстік өрісті қоздыру үшін «жану көзі» ретінде қызмет етеді. Жасуша ішілік күшейту модулі уақыт-жиілік доменінде бірлескен реттеу арқылы тұқым импульсінің энергиясын тарақ тәрізді спектрлік жауапқа түрлендіру үшін спектрлік пішіндеуішпен синергияда жұмыс істейді. Бұл процесс дәстүрлі үздіксіз айдаудың шектеулерін бұзады: тұқым импульсі диссипация FWM шегіне жеткенде өшеді, ал диссипациялық қуыс импульстің қайталану жиілігі Fs (Fs ішкі жиілігі мен T caffv периоды сәйкес) пайда мен жоғалтудың динамикалық тепе-теңдігі арқылы импульстің өздігінен ұйымдастырылатын күйін сақтайды.

Бұл зерттеу те теориялық тексеру жүргізді. Эксперименттік қондырғыда қабылданған параметрлерге негізделген және 1psөте жылдам импульстік лазерБастапқы өріс ретінде импульстің уақыттық доменінің және лазер қуысының жиілігінің эволюциялық процесіне сандық модельдеу жүргізілді. Импульстің үш кезеңнен өткені анықталды: импульстің бөлінуі, импульстік мерзімді тербеліс және импульстің бүкіл лазер қуысында біркелкі таралуы. Бұл сандық нәтиже сонымен қатар өзін-өзі ұйымдастыру сипаттамаларын толығымен тексередіимпульстік лазер.

Өте жылдам тұқымдық импульстік тұтану арқылы диссипативті талшықты сақина қуысында төрт толқынды араластыру әсерін іске қосу арқылы THZ ультра жоғары қайталанатын жиілік импульстарын өздігінен ұйымдастыруға және қолдауға (тұқымдар өшірілгеннен кейін 0,5 Вт қуаттың тұрақты шығуы) сәтті қол жеткізілді, бұл жарық көзінің жаңа түрін қамтамасыз етеді lidar бұлттылық өрісінің деңгейін жоғарылатады: миллиметр деңгейіне дейін. Импульстік өзін-өзі қамтамасыз ету мүмкіндігі жүйенің қуат тұтынуын айтарлықтай азайтады. Толық талшықты құрылым 1,5 мкм көздің қауіпсіздік жолағында жоғары тұрақтылықты қамтамасыз етеді. Болашаққа қарап, бұл технология көлікке орнатылған лидардың эволюциясын миниатюризацияға (MZI микро-сүзгілеріне негізделген) және ұзақ қашықтықты анықтауға (қуатты > 1 Вт-қа дейін кеңейту) бағыттайды және көп толқын ұзындығы үйлестірілген тұтану және интеллектуалды реттеу арқылы күрделі орталарды қабылдау талаптарына одан әрі бейімделеді деп күтілуде.