Хэт өндөр давталтын хурдтай импульсийн лазер

Хэт өндөр давталтын хурдтай импульсийн лазер

Гэрэл ба материйн харилцан үйлчлэлийн бичил ертөнцөд хэт өндөр давталтын хурдтай импульс (UHRP) нь цаг хугацааны нарийн захирагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг - тэд секундэд нэг тэрбум гаруй удаа (1GHz) хэлбэлзэж, хорт хавдрын эсийн молекулын хурууны хээг спектрийн дүрслэлд авч, шилэн кабелийн холбоонд асар их хэмжээний өгөгдөл дамжуулж, дурангаар оддын долгионы уртын координатыг тохируулдаг. Ялангуяа лидарын илрүүлэх хэмжээсийн үсрэлтэд терагерц хэт өндөр давталтын хурдтай импульсийн лазерууд (100-300 GHz) нь интерференцийн давхаргыг нэвтлэх хүчирхэг хэрэгсэл болж, фотоны түвшинд орон зайн цаг хугацааны манипуляцийн хүчээр гурван хэмжээст ойлголтын хил хязгаарыг дахин хэлбэржүүлж байна. Одоогийн байдлаар дөрвөн долгионы холилт (FWM) үүсгэхийн тулд нано хэмжээний боловсруулалтын нарийвчлал шаарддаг бичил цагираг хөндий гэх мэт хиймэл бичил бүтцийг ашиглах нь хэт өндөр давталтын хурдтай оптик импульсийг олж авах гол аргуудын нэг юм. Эрдэмтэд хэт нарийн бүтэц боловсруулах инженерийн асуудлууд, импульс эхлүүлэх үеийн давтамжийн тохируулгын асуудал, импульс үүсгэсний дараа хувиргалтын үр ашгийн асуудлыг шийдвэрлэхэд анхаарлаа хандуулж байна. Өөр нэг арга бол өндөр шугаман бус шилэн кабелийг ашиглах, лазерын хөндий доторх модуляцийн тогтворгүй байдлын эффект эсвэл FWM эффектийг ашиглан UHRP-г өдөөх явдал юм. Одоогоор бидэнд илүү ухаалаг "цаг хугацаа хэлбэржүүлэгч" хэрэгтэй хэвээр байна.

Диссипатив FWM эффектийг өдөөхийн тулд хэт хурдан импульс шахаж UHRP үүсгэх процессыг "хэт хурдан асаалт" гэж тодорхойлдог. Дээр дурдсан хиймэл микро цагираг хэлбэрийн хөндийн схемээс ялгаатай нь тасралтгүй шахах, импульсийн үүсэлтийг хянахын тулд тохируулгыг нарийн тохируулах, FWM босгыг бууруулахын тулд өндөр шугаман бус орчин ашиглахыг шаарддаг бөгөөд энэхүү "асаалт" нь FWM-ийг шууд өдөөхийн тулд хэт хурдан импульсийн оргил чадлын шинж чанарт тулгуурладаг бөгөөд "асаалт унтарсны" дараа өөрийгөө тэтгэх UHRP-д хүрдэг.

Зураг 1-т диссипатив шилэн цагираг хөндийн хэт хурдан үрийн импульсийн өдөөлтөд суурилсан импульсийн өөрөө зохион байгуулалтад хүрэх гол механизмыг харуулав. Гаднаас тарьсан хэт богино үрийн импульс (T0 үе, давталтын давтамж F) нь диссипатив хөндий дотор өндөр чадлын импульсийн талбарыг өдөөх "гал асаах эх үүсвэр" болж үйлчилдэг. Эсийн доторх олшруулах модуль нь спектрийн хэлбэржүүлэгчтэй синергитэй хамтран ажиллаж, үрийн импульсийн энергийг цаг хугацааны давтамжийн домэйнд хамтарсан зохицуулалтаар сам хэлбэртэй спектрийн хариу үйлдэл болгон хувиргадаг. Энэ процесс нь уламжлалт тасралтгүй шахах хязгаарлалтыг эвдэж байна: үрийн импульс нь диссипатив FWM босгод хүрэхэд унтардаг бөгөөд диссипатив хөндий нь олшруулалт ба алдагдлын динамик тэнцвэрээр дамжуулан импульсийн өөрөө зохион байгуулалтын төлөвийг хадгалдаг бөгөөд импульсийн давталтын давтамж нь Fs (хөндийн дотоод давтамж FF ба T үетэй тохирч байна) байна.

Энэхүү судалгаагаар мөн онолын баталгаажуулалт хийсэн. Туршилтын тохиргоонд ашигласан параметрүүд болон 1ps-тэй нийцүүлэнхэт хурдан импульсийн лазерАнхны талбар болгон лазерын хөндий доторх импульсийн цагийн домэйн болон давтамжийн хувьслын процесс дээр тоон симуляци хийсэн. Импульс нь гурван үе шаттайгаар дамждаг болохыг тогтоосон: импульсийн хуваагдал, импульсийн үечилсэн хэлбэлзэл, лазерын хөндий даяар импульсийн жигд тархалт. Энэхүү тоон үр дүн нь мөн өөрөө зохион байгуулалтын шинж чанарыг бүрэн баталгаажуулдаг.импульсийн лазер.

Хэт хурдан үрийн импульсийн асаалтаар дамжуулан диссипатив шилэн цагираг доторх дөрвөн долгионы холих эффектийг идэвхжүүлснээр THZ-ээс доош хэт өндөр давталтын давтамжийн импульсийг өөрөө зохион байгуулах, засвар үйлчилгээ хийх (үрийг унтраасны дараа 0.5Вт чадлын тогтвортой гаралт) амжилттай хийгдсэн бөгөөд энэ нь лидар талбайд шинэ төрлийн гэрлийн эх үүсвэрийг бий болгосон: THZ-ээс доош түвшний давталтын давтамж нь цэгийн үүлэн нягтралыг миллиметрийн түвшинд хүртэл сайжруулж чадна. Импульсийн өөрийгөө тэтгэх онцлог нь системийн эрчим хүчний хэрэглээг мэдэгдэхүйц бууруулдаг. Бүх шилэн бүтэц нь 1.5 μм нүдний аюулгүй байдлын зурвасын өндөр тогтвортой ажиллагааг хангадаг. Ирээдүйд энэхүү технологи нь тээврийн хэрэгсэлд суурилуулсан лидарын хөгжлийг миниатюрчлал (MZI микро шүүлтүүр дээр суурилсан) болон урт хугацааны илрүүлэлт (> 1W хүртэл чадлын тэлэлт) руу чиглүүлж, олон долгионы урттай зохицсон асаалт болон ухаалаг зохицуулалтаар дамжуулан нарийн төвөгтэй орчны ойлголтын шаардлагад цаашид дасан зохицох төлөвтэй байна.