Видлива светлина под 20 фемтосекундиподеслив пулсен ласерски извор
Неодамна, истражувачки тим од Велика Британија објави иновативна студија, објавувајќи дека успешно развиле подеслив мегаватен сензор за видлива светлина под 20 фемтосекунди.пулсен ласерски изворОвој пулсен ласерски извор, ултрабрзфибер ласерСистемот е способен да генерира импулси со прилагодливи бранови должини, ултракратки траења, енергии до 39 наноџули и врвна моќност што надминува 2 мегавати, отворајќи сосема нови перспективи за примена во области како што се ултрабрза спектроскопија, биолошко снимање и индустриска обработка.
Основниот белег на оваа технологија лежи во комбинацијата на два најсовремени методи: „Нелинеарна засилување со управување со засилување (GMNA)“ и „Емисија на резонантен дисперзивен бран (RDW)“. Во минатото, за да се добијат вакви високо-перформансни подесиви ултракратки импулси, обично беа потребни скапи и сложени титаниум-сафир ласери или оптички параметарски засилувачи. Овие уреди не само што беа скапи, гломазни и тешки за одржување, туку и ограничени со ниски стапки на повторување и опсези на подесување. Решението од сите влакна развиено овој пат не само што значително ја поедноставува архитектурата на системот, туку и значително ги намалува трошоците и комплексноста. Овозможува директно генерирање на под 20 фемтосекунди, подесиви на 400 до 700 нанометри и пошироки импулси со голема моќност со висока фреквенција на повторување од 4,8 MHz. Истражувачкиот тим го постигна овој пробив преку прецизно дизајнирана системска архитектура. Прво, тие користеа целосно поларизирачки заклучен осцилатор од итербиумски влакна базиран на нелинеарно огледало за засилување (NALM) како почетен извор. Овој дизајн не само што обезбедува долгорочна стабилност на системот, туку го избегнува и проблемот со деградација на физичките заситени апсорбери. По претходното засилување и компресијата на пулсот, почетните импулси се воведуваат во фазата на GMNA. GMNA користи самофазна модулација и лонгитудинална асиметрична распределба на засилување во оптичките влакна за да постигне спектрално проширување и да генерира ултракратки импулси со речиси совршено линеарно цврчење, кои на крајот се компресираат на под 40 фемтосекунди преку парови на решетка. За време на фазата на генерирање RDW, истражувачите користеле самодизајнирани и произведени деветрезонаторски антирезонантни влакна со шупливо јадро. Овој вид оптичко влакно има екстремно мала загуба во импулсниот опсег на пумпата и регионот на видливата светлина, овозможувајќи енергијата ефикасно да се конвертира од пумпата во дисперзиран бран и избегнувајќи ги пречките предизвикани од резонантниот опсег со високи загуби. Под оптимални услови, излезната енергија на пулсот на дисперзиониот бран од страна на системот може да достигне 39 наноџули, најкратката ширина на пулсот може да достигне 13 фемтосекунди, врвната моќност може да биде висока до 2,2 мегавати, а ефикасноста на конверзија на енергија може да биде висока до 13%. Уште повозбудливо е што со прилагодување на притисокот на гасот и параметрите на влакната, системот лесно може да се прошири на ултравиолетовите и инфрацрвените опсези, постигнувајќи широкопојасно подесување од длабоко ултравиолетово до инфрацрвено.
Ова истражување не само што има значајно значење во фундаменталната област на фотониката, туку отвора и нова ситуација за индустриските и применетите полиња. На пример, во области како што се снимање со мултифотонска микроскопија, ултрабрза спектроскопија со временска резолуција, обработка на материјали, прецизна медицина и ултрабрзо истражување на нелинеарна оптика, овој компактен, ефикасен и ефтин нов тип на ултрабрз извор на светлина ќе им обезбеди на корисниците невидени алатки и флексибилност. Особено во сценарија кои бараат високи стапки на повторување, врвна моќност и ултракратки импулси, оваа технологија е несомнено поконкурентна и има поголем потенцијал за промоција во споредба со традиционалните системи за титаниум-сафир или оптички параметарски засилување.
Во иднина, истражувачкиот тим планира дополнително да го оптимизира системот, како што е интегрирање на моменталната архитектура која содржи повеќе оптички компоненти со слободен простор во оптички влакна, или дури и користење на еден Мамишев осцилатор за замена на моменталната комбинација на осцилатор и засилувач, со цел да се постигне минијатуризација и интеграција на системот. Покрај тоа, со прилагодување на различни типови антирезонантни влакна, воведување на Раманови активни гасови и модули за удвојување на фреквенцијата, се очекува овој систем да се прошири на поширок опсег, обезбедувајќи решенија за сите оптички влакна, широкопојасни, ултрабрзи ласерски решенија за повеќе полиња како што се ултравиолетова, видлива светлина и инфрацрвена светлина.
Слика 1. Шематски дијаграм на подесувањето на пулсираниот ласер
Време на објавување: 28 мај 2025 година