Хэт өндөр давталттай импульсийн лазер

Хэт өндөр давталттай импульсийн лазер

Гэрэл ба бодисын харилцан үйлчлэлийн микроскоп ертөнцөд хэт өндөр давталтын хурдтай импульс (UHRP) нь секундэд тэрбум гаруй удаа (1 ГГц) хэлбэлзэж, спектрийн дүрслэлд хорт хавдрын эсийн молекулын хурууны хээг авч, оптик шилэн холболтоор асар их хэмжээний өгөгдлийг зөөвөрлөж, долгионы долгионоор дамжуулдаг. телескопууд. Ялангуяа лидарын илрүүлэх хэмжигдэхүүний үсрэлтийн үед терагерцийн хэт өндөр давталттай импульсийн лазерууд (100-300 ГГц) интерференцийн давхаргад нэвтэрч, фотоны түвшинд орон зайн цаг хугацааны манипуляцийн хүчээр гурван хэмжээст ойлголтын хил хязгаарыг өөрчлөх хүчирхэг хэрэгсэл болж байна. Одоогийн байдлаар дөрвөн долгионы холимгийг (FWM) үүсгэхийн тулд нано хэмжээний боловсруулалтын нарийвчлал шаарддаг бичил цагирагийн хөндий зэрэг хиймэл бичил бүтцийг ашиглах нь хэт өндөр давталтын хурдтай оптик импульс авах гол аргуудын нэг юм. Эрдэмтэд хэт нарийн бүтцийг боловсруулах инженерийн асуудлууд, импульс эхлүүлэх үеийн давтамжийг тохируулах асуудал, импульс үүсгэсний дараа хувиргах үр ашгийн асуудлыг шийдвэрлэхэд анхаарлаа хандуулж байна. Өөр нэг арга бол хэт шугаман бус утас ашиглах ба модуляцийн тогтворгүй байдлын эффект буюу FWM эффектийг лазерын хөндийн доторх UHRP-ийг өдөөхөд ашиглах явдал юм. Одоогоор бидэнд илүү чадварлаг "цаг хугацаа тогтоогч" хэрэгтэй хэвээр байна.

Тархах FWM эффектийг өдөөхийн тулд хэт хурдан импульс тарьж UHRP үүсгэх үйл явцыг "хэт хурдан гал асаах" гэж тодорхойлдог. Тасралтгүй шахах, импульс үүсэхийг хянахын тулд тохируулгын нарийн тохируулга хийх, FWM-ийн босгыг бууруулахын тулд өндөр шугаман бус зөөвөрлөгч ашиглах шаардлагатай дээр дурдсан хиймэл бичил цагирагийн хөндийн схемээс ялгаатай нь энэхүү "гал асаах" нь FWM-ийг шууд өдөөхийн тулд хэт хурдан импульсийн оргил чадлын шинж чанарт тулгуурладаг бөгөөд өөрөө өөрийгөө асааж, унтраасны дараа.

1-р зурагт задрах шилэн цагирагийн хөндийн хэт хурдан үрийн импульсийн өдөөлт дээр үндэслэн импульсийн өөрөө зохион байгуулалтад хүрэх үндсэн механизмыг харуулав. Гаднаас тарьсан хэт богино үрийн импульс (T0 үе, давталтын давтамж F) нь тархалтын хөндийн доторх өндөр чадлын импульсийн талбарыг өдөөх "гал асаах эх үүсвэр" болдог. Эс доторх нэмэгдлийн модуль нь спектрийн хэлбэржүүлэгчтэй хамтран ажиллаж, үрийн импульсийн энергийг цаг давтамжийн муж дахь хамтарсан зохицуулалтаар сам хэлбэртэй спектрийн хариу үйлдэл болгон хувиргадаг. Энэ процесс нь уламжлалт тасралтгүй шахуургын хязгаарлалтыг даван туулдаг: үрийн импульс нь сарних FWM босгонд хүрэхэд унтардаг ба тархалтын хөндий нь импульсийн давталтын давтамж нь Fs байх ба алдагдлын динамик тэнцвэрт байдлын тусламжтайгаар импульсийн өөрөө зохион байгуулалтын төлөвийг хадгалж байдаг (Fs (Fs) давтамжийн дотоод давтамж ба T FFv-ийн хугацаатай тохирч байна).

Энэхүү судалгаа нь мөн онолын баталгаажуулалтыг хийсэн. Туршилтын тохиргоонд баталсан параметрүүд дээр үндэслэн 1ps-тэйхэт хурдан импульсийн лазерЭхний талбар болгон лазерын хөндийн доторх импульсийн цаг хугацааны муж, давтамжийн хувьслын процесс дээр тоон симуляци хийсэн. Импульс нь импульсийн хуваагдал, импульсийн үечилсэн хэлбэлзэл, бүх лазерын хөндийд импульсийн жигд тархалт гэсэн гурван үе шат дамждаг болохыг тогтоожээ. Энэхүү тоон үр дүн нь өөрөө өөрийгөө зохион байгуулах шинж чанарыг бүрэн баталгаажуулдагимпульсийн лазер.

Хэт хурдан үрийн импульсийн гал асаах замаар сарниулах шилэн цагирагийн хөндийд дөрвөн долгионы холих эффектийг бий болгосноор THZ-ийн хэт өндөр давтамжийн импульс (үр унтарсны дараа 0.5 Вт-ын тогтвортой гаралт) -ийг өөрөө зохион байгуулж, засвар үйлчилгээ хийж, үүлний үүлний туяаны түвшинг дээшлүүлэх шинэ төрлийн гэрлийн эх үүсвэрийг бий болгосон. миллиметрийн түвшинд хүртэл. Импульсийн өөрөө тогтворжуулах функц нь системийн эрчим хүчний зарцуулалтыг эрс багасгадаг. Бүх шилэн бүтэц нь 1.5 μм нүдний хамгаалалтын зурваст өндөр тогтвортой ажиллагааг хангадаг. Ирээдүйд энэхүү технологи нь тээврийн хэрэгсэлд суурилуулсан лидарын хувьслыг жижигрүүлэх (MZI микро шүүлтүүр дээр суурилсан) болон холын зайн илрүүлэлт (эрчим хүч > 1 Вт хүртэл) руу чиглүүлж, олон долгионы урттай зохицуулалттай гал асаах, ухаалаг зохицуулалтаар дамжуулан нарийн төвөгтэй орчны ойлголтын шаардлагад дасан зохицох төлөвтэй байна.