20-оос доош фемтосекундын харагдах гэрэлтохируулж болох импульсийн лазер эх үүсвэр
Саяхан Их Британийн судалгааны баг шинэлэг судалгаа нийтэлж, мегаваттын түвшний 20-оос доош фемтосекундын харагдах гэрлийг тохируулах боломжтой тохируулгатай төхөөрөмжийг амжилттай боловсруулснаа зарлав.импульсийн лазер эх үүсвэрЭнэхүү импульсийн лазер эх үүсвэр нь хэт хурданшилэн лазерЭнэхүү систем нь тохируулж болох долгионы урттай, хэт богино хугацаатай, 39 наножоуль хүртэлх энергитэй, 2 мегаваттаас дээш оргил чадалтай импульс үүсгэх чадвартай бөгөөд хэт хурдан спектроскопи, биологийн дүрслэл, үйлдвэрлэлийн боловсруулалт зэрэг салбарт цоо шинэ хэрэглээний хэтийн төлөвийг нээж өгдөг.
Энэхүү технологийн гол онцлог нь "Олшруулах удирдлагатай шугаман бус өсгөлт (GMNA)" болон "Резонансын тархалтын долгион (RDW) ялгаруулалт" гэсэн хоёр дэвшилтэт аргыг хослуулсан явдал юм. Өмнө нь ийм өндөр хүчин чадалтай тохируулж болох хэт богино импульсийг олж авахын тулд ихэвчлэн үнэтэй, нарийн төвөгтэй титан-сапфир лазер эсвэл оптик параметрийн өсгөгч шаардлагатай байсан. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь зөвхөн үнэтэй, том хэмжээтэй, засвар үйлчилгээ хийхэд хэцүү төдийгүй давталтын хурд бага, тохируулгын хүрээгээр хязгаарлагддаг байв. Энэ удаад боловсруулсан бүх шилэн кабелийн шийдэл нь системийн архитектурыг мэдэгдэхүйц хялбаршуулаад зогсохгүй зардал, нарийн төвөгтэй байдлыг эрс бууруулдаг. Энэ нь 4.8 МГц-ийн өндөр давталтын давтамжтайгаар 400-700 нанометр ба түүнээс дээш өндөр хүчин чадалтай импульсийг 20-оос доош фемтосекунд хүртэл тохируулах боломжтой шууд үүсгэх боломжийг олгодог. Судалгааны баг энэхүү нээлтийг нарийн боловсруулсан системийн архитектураар дамжуулан хийсэн. Нэгдүгээрт, тэд шугаман бус өсгөлтийн цагираг толь (NALM) дээр суурилсан бүрэн туйлшрал хадгалдаг горим түгжигдсэн иттербий шилэн осцилляторыг үрийн эх үүсвэр болгон ашигласан. Энэхүү загвар нь системийн урт хугацааны тогтвортой байдлыг хангахаас гадна физик ханасан шингээгчийн задралын асуудлаас зайлсхийдэг. Урьдчилан олшруулалт болон импульсийн шахалтын дараа үрийн импульсийг GMNA үе шатанд оруулдаг. GMNA нь спектрийн өргөжилтийг бий болгохын тулд оптик шилэн дэх өөрөө фазын модуляци болон уртааш тэгш бус олшруулалтын тархалтыг ашигладаг бөгөөд бараг төгс шугаман чичиргээтэй хэт богино импульс үүсгэдэг бөгөөд эдгээр нь эцсийн эцэст торны хосоор дамжуулан 40 фемтосекундээс доош шахагддаг. RDW үүсгэх үе шатанд судлаачид өөрсдөө зохион бүтээж, үйлдвэрлэсэн есөн резонаторын эсрэг резонансын хөндий цөмт шилэн кабелийг ашигласан. Энэ төрлийн оптик шилэн кабел нь насосны импульсийн зурвас болон харагдах гэрлийн бүсэд маш бага алдагдалтай тул энергийг насосоос тархсан долгион руу үр дүнтэй хувиргах, өндөр алдагдалтай резонансын зурвасын улмаас үүссэн хөндлөнгийн оролцооноос зайлсхийдэг. Хамгийн оновчтой нөхцөлд системийн тархалтын долгионы импульсийн энергийн гаралт 39 наножоуль, хамгийн богино импульсийн өргөн 13 фемтосекунд, оргил үеийн чадал 2.2 мегаватт, эрчим хүчний хувиргалтын үр ашиг 13% хүртэл байж болно. Хийн даралт болон шилэн кабелийн параметрүүдийг тохируулснаар системийг хэт ягаан туяа болон хэт улаан туяаны зурвас руу хялбархан өргөтгөж, гүн хэт ягаан туяанаас хэт улаан туяа хүртэл өргөн зурвасын тохируулга хийх боломжтой нь бүр ч сонирхолтой юм.
Энэхүү судалгаа нь фотоникийн үндсэн салбарт чухал ач холбогдолтой төдийгүй үйлдвэрлэлийн болон хэрэглээний салбарт шинэ нөхцөл байдлыг нээж өгч байна. Жишээлбэл, олон фотон микроскопийн дүрслэл, хэт хурдан цаг хугацааны шийдлийн спектроскопи, материал боловсруулах, нарийн анагаах ухаан, хэт хурдан шугаман бус оптикийн судалгаа зэрэг салбарт энэхүү авсаархан, үр ашигтай, хямд өртөгтэй шинэ төрлийн хэт хурдан гэрлийн эх үүсвэр нь хэрэглэгчдэд урьд өмнө байгаагүй багаж хэрэгсэл, уян хатан байдлыг хангах болно. Ялангуяа өндөр давталтын хурд, оргил хүч, хэт богино импульс шаарддаг нөхцөлд энэхүү технологи нь эргэлзээгүй илүү өрсөлдөх чадвартай бөгөөд уламжлалт титан-сапфир эсвэл оптик параметрийн олшруулалтын системтэй харьцуулахад илүү их сурталчилгааны боломжтой юм.
Ирээдүйд судалгааны баг системийг цаашид оновчтой болгохоор төлөвлөж байгаа бөгөөд жишээлбэл, олон тооны чөлөөт орон зайн оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан одоогийн архитектурыг оптик шилэн кабелд нэгтгэх, эсвэл системийг жижигрүүлж, нэгтгэхийн тулд одоогийн осциллятор болон өсгөгчийн хослолыг орлуулахын тулд ганц Мамышев осциллятор ашиглах зэрэг болно. Үүнээс гадна, янз бүрийн төрлийн антирезонанс шилэн кабелид дасан зохицох, Раманы идэвхтэй хий болон давтамжийг хоёр дахин нэмэгдүүлэх модулиудыг нэвтрүүлэх замаар энэхүү системийг илүү өргөн зурвас болгон өргөжүүлж, хэт ягаан туяа, харагдах гэрэл, хэт улаан туяа зэрэг олон салбарт зориулсан бүх шилэн кабелийн, өргөн зурвасын, хэт хурдан лазер шийдлүүдийг хангах төлөвтэй байна.
Зураг 1. Импульсийн лазерын тохируулгын бүдүүвч диаграмм
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 5-р сарын 28