Sub-20 femtosekunda videbla lumoagordebla pulsa laserfonto
Lastatempe, esplorteamo el Britio publikigis novigan studon, anoncante, ke ili sukcese evoluigis agordeblan megavatan agordeblan videblan lumon sub-20 femtosekundan.pulsa lasera fontoĈi tiu pulsa laserfonto, ultrarapidafibra laseroLa sistemo kapablas generi pulsojn kun agordeblaj ondolongoj, ultramallongaj daŭroj, energioj ĝis 39 nanojuloj, kaj pinta potenco superanta 2 megavatojn, malfermante tute novajn aplikaĵperspektivojn por kampoj kiel ultrarapida spektroskopio, biologia bildigo kaj industria prilaborado.
La kerna kulminaĵo de ĉi tiu teknologio kuŝas en la kombinaĵo de du pintnivelaj metodoj: "Gajno-Administrata nelineara Amplifikado (GMNA)" kaj "Resonanca Dispersa Ondo (RDW) emisio". En la pasinteco, por akiri tiajn alt-efikecajn agordeblajn ultra-mallongajn pulsojn, kutime necesis multekostaj kaj kompleksaj titanio-safirlaseroj aŭ optikaj parametrikaj amplifiloj. Ĉi tiuj aparatoj estis ne nur multekostaj, grandaj kaj malfacile prizorgeblaj, sed ankaŭ limigitaj de malaltaj ripetfrekvencoj kaj agordaj intervaloj. La tute-fibra solvo evoluigita ĉi-foje ne nur signife simpligas la sisteman arkitekturon, sed ankaŭ multe reduktas kostojn kaj kompleksecon. Ĝi ebligas la rektan generadon de sub-20 femtosekundaj, agordeblaj ĝis 400 ĝis 700 nanometroj kaj pli, alt-potencaj pulsoj je alta ripetfrekvenco de 4.8 MHz. La esplorteamo atingis ĉi tiun sukceson per precize desegnita sistema arkitekturo. Unue, ili uzis plene polariz-konservantan reĝim-ŝlositan iterbian fibran oscilatoron bazitan sur nelineara amplifika ringospegulo (NALM) kiel la semfonton. Ĉi tiu dezajno ne nur certigas la longdaŭran stabilecon de la sistemo, sed ankaŭ evitas la degradiĝan problemon de fizikaj saturitaj absorbiloj. Post antaŭamplifiko kaj pulskunpremo, la sempulsoj estas enkondukitaj en la GMNA-fazon. GMNA utiligas memfazan moduladon kaj longitudan nesimetrian gajnodistribuon en optikaj fibroj por atingi spektran plilarĝiĝon kaj generi ultramallongajn pulsojn kun preskaŭ perfekta lineara ĉirpo, kiuj finfine estas kunpremitaj al sub-40 femtosekundoj per kradaj paroj. Dum la RDW-generada fazo, esploristoj uzis mem-dizajnitajn kaj fabrikitajn naŭ-resonatorajn kontraŭresonancajn kavaĵkernajn fibrojn. Ĉi tiu speco de optika fibro havas ekstreme malaltan perdon en la pumpilpulsbendo kaj la videbla lumregiono, ebligante la efike konverti la energion de la pumpilo al la dispersita ondo kaj evitante la interferon kaŭzitan de la alt-perda resonanca bendo. Sub optimumaj kondiĉoj, la dispersonda pulsa energio eligita de la sistemo povas atingi 39 nanojulojn, la plej mallonga pulslarĝo povas atingi 13 femtosekundojn, la pinta potenco povas esti ĝis 2.2 megavatoj, kaj la energikonvertefikeco povas esti ĝis 13%. Eĉ pli ekscite estas, ke per alĝustigo de la gaspremo kaj fibroparametroj, la sistemo povas esti facile etendita al la ultraviola kaj infraruĝa bendoj, atingante larĝbendan agordon de profunda ultraviola ĝis infraruĝo.
Ĉi tiu esplorado ne nur havas signifan gravecon en la fundamenta kampo de fotoniko, sed ankaŭ malfermas novan situacion por la industriaj kaj aplikaj kampoj. Ekzemple, en kampoj kiel plurfotona mikroskopa bildigo, ultrarapida tempo-solvita spektroskopio, materiala prilaborado, preciza medicino kaj ultrarapida nelineara optika esplorado, ĉi tiu kompakta, efika kaj malaltkosta nova tipo de ultrarapida lumfonto provizos al uzantoj senprecedencajn ilojn kaj flekseblecon. Precipe en scenaroj, kiuj postulas altajn ripetfrekvencojn, pintan potencon kaj ultramallongajn pulsojn, ĉi tiu teknologio estas sendube pli konkurenciva kaj havas pli grandan reklaman potencialon kompare kun tradiciaj titanio-safiraj aŭ optikaj parametrikaj amplifikaj sistemoj.
Estonte, la esplorteamo planas plu optimumigi la sistemon, ekzemple integrigante la nunan arkitekturon, kiu enhavas plurajn liberspacajn optikajn komponantojn, en optikajn fibrojn, aŭ eĉ uzante unuopan Mamyshev-oscilatoron por anstataŭigi la nunan kombinaĵon de oscilatoro kaj amplifilo, por atingi la miniaturigon kaj integriĝon de la sistemo. Krome, per adaptiĝo al malsamaj specoj de kontraŭresonancaj fibroj, enkonduko de Raman-aktivaj gasoj kaj frekvencduobligaj moduloj, oni atendas, ke ĉi tiu sistemo estos vastigita al pli larĝa bendo, provizante tute-fibrajn, larĝbendajn, ultrarapidajn laserajn solvojn por pluraj kampoj kiel ultraviola, videbla lumo kaj infraruĝo.
Figuro 1. Skemo de la agordado de la pulsa lasero
Afiŝtempo: 28-a de majo 2025