Пулсен ласер со ултра висока стапка на повторување
Во микроскопскиот свет на интеракцијата помеѓу светлината и материјата, импулсите со ултра висока брзина на повторување (UHRP) дејствуваат како прецизни владетели на времето - тие осцилираат повеќе од милијарда пати во секунда (1 GHz), фаќајќи ги молекуларните отпечатоци од клетките на ракот во спектралното снимање, носејќи огромни количини на податоци во комуникацијата со оптички влакна и калибрирајќи ги координатите на брановата должина на ѕвездите во телескопите. Особено во скокот на димензијата на детекција на лидарот, терахерцните ултра висока брзина на повторување импулсни ласери (100-300 GHz) стануваат моќни алатки за пробивање на интерферентниот слој, преобликувајќи ги границите на тродимензионалната перцепција со моќта на просторно-временска манипулација на ниво на фотон. Во моментов, користењето вештачки микроструктури, како што се микро-прстенести шуплини кои бараат точност на обработка на наноскала за да генерираат мешање со четири бранови (FWM), е еден од главните методи за добивање оптички импулси со ултра висока брзина на повторување. Научниците се фокусираат на решавање на инженерските проблеми во обработката на ултра-фини структури, проблемот со подесување на фреквенцијата за време на иницијацијата на импулсот и проблемот со ефикасноста на конверзијата по генерирањето на импулсот. Друг пристап е да се користат високо нелинеарни влакна и да се искористи ефектот на нестабилност на модулацијата или ефектот FWM во рамките на ласерската празнина за да се возбудат UHRP. Досега, сè уште ни е потребен повешт „формулар на време“.
Процесот на генерирање на UHRP со вбризгување на ултрабрзи импулси за возбудување на дисипативниот FWM ефект е опишан како „ултрабрзо палење“. За разлика од горенаведената шема на вештачка микропрстенеста празнина која бара континуирано пумпање, прецизно прилагодување на дештунирањето за контрола на генерирањето на импулси и употреба на високо нелинеарни медиуми за намалување на прагот на FWM, ова „палење“ се потпира на карактеристиките на врвната моќност на ултрабрзите импулси за директно возбудување на FWM, а по „исклучувањето на палењето“, се постигнува самоодржлив UHRP.
Слика 1 го илустрира основниот механизам за постигнување на самоорганизација на пулсот врз основа на ултрабрзо побудување на ултракраткиот пулс на семето на дисипативните празнини на прстените на влакната. Надворешно инјектираниот ултракратки пулс на семето (период T0, фреквенција на повторување F) служи како „извор на палење“ за да се побуди пулсно поле со голема моќност во празнината на дисипација. Модулот за интрацелуларно засилување работи во синергија со спектралниот обликувач за да ја претвори енергијата на пулсот на семето во спектрален одговор во форма на чешел преку регулација на зглобовите во доменот време-фреквенција. Овој процес ги пробива ограничувањата на традиционалното континуирано пумпање: пулсот на семето се исклучува кога ќе го достигне прагот на дисипација FWM, а празнината на дисипација ја одржува самоорганизирачката состојба на пулсот преку динамичката рамнотежа на засилување и загуба, при што фреквенцијата на повторување на пулсот е Fs (што одговара на внатрешната фреквенција FF и периодот T на празнината).
Оваа студија, исто така, спроведе теоретска верификација. Врз основа на параметрите усвоени во експерименталната поставеност и со 1psултрабрз пулсен ласеркако почетно поле, беше спроведена нумеричка симулација на процесот на еволуција на временскиот домен и фреквенцијата на пулсот во рамките на ласерската празнина. Беше откриено дека пулсот поминува низ три фази: разделување на пулсот, периодична осцилација на пулсот и рамномерна распределба на пулсот низ целата ласерска празнина. Овој нумерички резултат, исто така, целосно ги потврдува самоорганизирачките карактеристики напулсен ласер.
Со активирање на ефектот на мешање со четири бранови во празнината на дисипативниот прстен на влакната преку ултрабрзо палење на пулсот на семето, успешно е постигнато самоорганизирачко генерирање и одржување на импулси со ултра висока фреквенција на повторување под-THZ (стабилен излез од 0,5W моќност по исклучување на семето), обезбедувајќи нов тип на извор на светлина за лидарското поле: Неговата рефреквенција на ниво под-THZ може да ја зголеми резолуцијата на точкестиот облак до милиметарско ниво. Функцијата за самоодржување на пулсот значително ја намалува потрошувачката на енергија на системот. Структурата од сите влакна обезбедува висока стабилност во безбедносниот опсег за очите од 1,5 μm. Гледајќи кон иднината, се очекува оваа технологија да ја поттикне еволуцијата на лидарот монтиран на возила кон минијатуризација (врз основа на MZI микрофилтри) и детекција на долг дострел (проширување на моќноста до > 1W), а дополнително да се прилагоди на барањата за перцепција на сложени средини преку координирано палење со повеќе бранови должини и интелигентна регулација.
Време на објавување: 08 јули 2025