Өте жоғары қайталану жиілігі бар импульсті лазер

Өте жоғары қайталану жиілігі бар импульсті лазер

Жарық пен материяның өзара әрекеттесуінің микроскопиялық әлемінде ультра жоғары қайталану жиілігі импульстері (УЖЖИ) уақыттың дәл өлшегіштері ретінде әрекет етеді – олар секундына миллиардтан астам рет (1 ГГц) тербеледі, спектрлік бейнелеуде қатерлі ісік жасушаларының молекулалық саусақ іздерін түсіреді, оптикалық талшықты байланыста үлкен көлемдегі деректерді тасымалдайды және телескоптардағы жұлдыздардың толқын ұзындығының координаттарын калибрлейді. Әсіресе, лидардың анықтау өлшемінің секірісінде терагерцті ультра жоғары қайталану жиілігі импульсті лазерлер (100-300 ГГц) интерференция қабатына енудің қуатты құралдарына айналуда, фотон деңгейіндегі кеңістіктік-уақыттық манипуляция күшімен үш өлшемді қабылдау шекараларын қайта қалыптастырады. Қазіргі уақытта төрт толқынды араластыруды (ТҰА) генерациялау үшін наноөлшемді өңдеу дәлдігін қажет ететін микросақиналы қуыстар сияқты жасанды микроқұрылымдарды пайдалану ультра жоғары қайталану жиілігі бар оптикалық импульстарды алудың негізгі әдістерінің бірі болып табылады. Ғалымдар ультра жұқа құрылымдарды өңдеудегі инженерлік мәселелерді, импульсті бастау кезіндегі жиілікті реттеу мәселесін және импульсті генерациялаудан кейінгі түрлендіру тиімділігі мәселесін шешуге назар аударуда. Тағы бір тәсіл - жоғары сызықты емес талшықтарды пайдалану және UHRP-ді қоздыру үшін лазер қуысындағы модуляция тұрақсыздығы әсерін немесе FWM әсерін пайдалану. Әзірге бізге әлі де епті «уақыт пішіндеуші» қажет.

Диссипативтік FWM әсерін қоздыру үшін аса жылдам импульстарды енгізу арқылы UHRP генерациялау процесі «аса жылдам тұтану» деп сипатталады. Үздіксіз айдауды, импульс генерациясын басқару үшін реттеуді дәл реттеуді және FWM шегін төмендету үшін жоғары сызықты емес ортаны пайдалануды қажет ететін жоғарыда аталған жасанды микросақина қуысының схемасынан айырмашылығы, бұл «тұтану» FWM-ді тікелей қоздыру үшін аса жылдам импульстардың шыңдық қуат сипаттамаларына сүйенеді және «тұтану өшірілгеннен» кейін өзін-өзі қамтамасыз ететін UHRP-ге қол жеткізеді.

1-суретте диссипативтік талшық сақинасы қуыстарының аса жылдам тұқым импульстік қоздыруына негізделген импульстік өзін-өзі ұйымдастыруға қол жеткізудің негізгі механизмі көрсетілген. Сырттан енгізілген аса қысқа тұқым импульсі (T0 периоды, қайталау жиілігі F) диссипация қуысында жоғары қуатты импульстік өрісті қоздыру үшін «тұтану көзі» ретінде қызмет етеді. Жасушаішілік күшейту модулі спектрлік пішіндеуішпен синергияда жұмыс істейді, уақыт-жиілік аймағында бірлескен реттеу арқылы тұқым импульсінің энергиясын тарақ тәрізді спектрлік жауапқа айналдырады. Бұл процесс дәстүрлі үздіксіз айдаудың шектеулерін бұзады: тұқым импульсі диссипация FWM шегіне жеткенде өшеді, ал диссипация қуысы күшейту мен жоғалтудың динамикалық тепе-теңдігі арқылы импульстің өзін-өзі ұйымдастыру күйін сақтайды, импульстің қайталану жиілігі Fs (қуыстың ішкі FF жиілігіне және T периодына сәйкес келеді) болады.

Бұл зерттеу сонымен қатар теориялық тексеруді жүргізді. Тәжірибелік қондырғыда қабылданған параметрлерге негізделген және 1psаса жылдам импульсті лазерБастапқы өріс ретінде лазерлік қуыс ішіндегі импульстің уақыт аймағы мен жиілігінің эволюция процесіне сандық модельдеу жүргізілді. Импульстің үш кезеңнен өткені анықталды: импульстің бөлінуі, импульстің периодты тербелісі және импульстің лазерлік қуыстың бүкіл бойында біркелкі таралуы. Бұл сандық нәтиже сонымен қатар өздігінен ұйымдастырылу сипаттамаларын толық растайды.импульстік лазер.

Диссипациялық талшық сақинасы қуысындағы төрт толқынды араластыру әсерін аса жылдам тұқым импульсін тұтандыру арқылы іске қосу арқылы THZ-ден төмен ультра жоғары қайталану жиілігі импульстарының өздігінен ұйымдастырылуын және сақталуын (тұқым өшірілгеннен кейін 0,5 Вт қуаттың тұрақты шығысы) сәтті жүзеге асырды, бұл лидар өрісі үшін жаңа жарық көзін қамтамасыз етті: оның THZ-ден төмен деңгейдегі қайталану жиілігі нүктелік бұлттың ажыратымдылығын миллиметр деңгейіне дейін арттыра алады. Импульстің өзін-өзі қамтамасыз ету мүмкіндігі жүйенің энергия тұтынуын айтарлықтай азайтады. Толық талшықты құрылым 1,5 мкм көз қауіпсіздік диапазонында жоғары тұрақтылық жұмысын қамтамасыз етеді. Болашаққа көз жүгіртсек, бұл технология көлікке орнатылған лидардың миниатюризацияға (MZI микросүзгілеріне негізделген) және ұзақ қашықтықтағы анықтауға (қуатты > 1 Вт дейін кеңейту) қарай эволюциясын ілгерілетеді және көп толқынды үйлесімді тұтандыру және ақылды реттеу арқылы күрделі орталардың қабылдау талаптарына одан әрі бейімделеді деп күтілуде.