20 ֆեմտովայրկյանից ցածր տեսանելի լույսկարգավորելի իմպուլսային լազերային աղբյուր
Վերջերս Մեծ Բրիտանիայից մի հետազոտական խումբ հրապարակեց նորարարական ուսումնասիրություն, որում հայտարարվում է, որ իրենք հաջողությամբ մշակել են կարգավորվող մեգավատտ մակարդակի 20 ֆեմտովայրկյանից ցածր տեսանելի լույսի կարգավորվող սարք։իմպուլսային լազերային աղբյուրԱյս իմպուլսային լազերային աղբյուրը, գերարագմանրաթելային լազերՀամակարգը կարող է առաջացնել կարգավորվող ալիքի երկարությամբ, գերկարճ տևողությամբ, մինչև 39 նանոջոուլ էներգիայով և 2 մեգավատտից ավելի գագաթնակետային հզորությամբ իմպուլսներ, ինչը բացում է նոր կիրառման հեռանկարներ այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են գերարագ սպեկտրոսկոպիան, կենսաբանական պատկերումը և արդյունաբերական մշակումը։
Այս տեխնոլոգիայի հիմնական առանձնահատկությունը երկու առաջատար մեթոդների համադրությունն է՝ «ուժեղացման կառավարվող ոչ գծային ուժեղացում (GMNA)» և «ռեզոնանսային ցրող ալիքի (RDW) ճառագայթում»: Անցյալում նման բարձր արդյունավետությամբ կարգավորվող ուլտրա-կարճ իմպուլսներ ստանալու համար սովորաբար անհրաժեշտ էին թանկարժեք և բարդ տիտան-սափիրային լազերներ կամ օպտիկական պարամետրիկ ուժեղացուցիչներ: Այս սարքերը ոչ միայն թանկ էին, ծավալուն և դժվար սպասարկվող, այլև սահմանափակված էին ցածր կրկնության հաճախականությամբ և կարգավորման միջակայքերով: Այս անգամ մշակված ամբողջական մանրաթելային լուծումը ոչ միայն զգալիորեն պարզեցնում է համակարգի ճարտարապետությունը, այլև զգալիորեն նվազեցնում է ծախսերը և բարդությունը: Այն հնարավորություն է տալիս ուղղակիորեն առաջացնել 20 ֆեմտովայրկյանից ցածր տևողությամբ կարգավորվող 400-ից 700 նանոմետր և ավելի բարձր հզորության իմպուլսներ՝ 4.8 ՄՀց բարձր կրկնության հաճախականությամբ: Հետազոտական խումբը այս առաջընթացին հասավ ճշգրիտ նախագծված համակարգի ճարտարապետության միջոցով: Նախ, նրանք որպես սկզբնական աղբյուր օգտագործեցին ոչ գծային ուժեղացման օղակաձև հայելու (NALM) վրա հիմնված լիովին բևեռացման պահպանող ռեժիմով կողպված իտերբիումային մանրաթելային օսցիլյատոր: Այս դիզայնը ոչ միայն ապահովում է համակարգի երկարաժամկետ կայունությունը, այլև խուսափում է ֆիզիկական հագեցած կլանիչների քայքայման խնդրից: Նախնական ուժեղացումից և իմպուլսների սեղմումից հետո սկզբնական իմպուլսները ներմուծվում են GMNA փուլ: GMNA-ն օգտագործում է ինքնափուլ մոդուլյացիա և օպտիկական մանրաթելերում երկայնական ասիմետրիկ ուժեղացման բաշխում՝ սպեկտրալ լայնացման հասնելու և գրեթե կատարյալ գծային ճռռոցով գերկարճ իմպուլսներ ստեղծելու համար, որոնք, ի վերջո, սեղմվում են մինչև 40 ֆեմտովայրկյանից պակաս՝ ցանցային զույգերի միջոցով: RDW ստեղծման փուլում հետազոտողները օգտագործել են ինքնուրույն նախագծված և արտադրված ինը ռեզոնանսային հակառեզոնանսային խոռոչ միջուկով մանրաթելեր: Այս տեսակի օպտիկական մանրաթելն ունի չափազանց ցածր կորուստ պոմպի իմպուլսային գոտում և տեսանելի լույսի շրջանում, ինչը թույլ է տալիս էներգիան արդյունավետորեն փոխակերպել պոմպից ցրված ալիքի և խուսափել բարձր կորուստներով ռեզոնանսային գոտուց առաջացած միջամտությունից: Օպտիմալ պայմաններում համակարգի կողմից դիսպերսիոն ալիքային իմպուլսի էներգիայի արտադրությունը կարող է հասնել 39 նանոջոուլի, ամենակարճ իմպուլսի լայնությունը՝ 13 ֆեմտովայրկյան, գագաթնակետային հզորությունը՝ մինչև 2.2 մեգավատ, իսկ էներգիայի փոխակերպման արդյունավետությունը՝ մինչև 13%: Ավելի հետաքրքիր է այն, որ գազի ճնշումը և մանրաթելային պարամետրերը կարգավորելով՝ համակարգը կարող է հեշտությամբ ընդլայնվել ուլտրամանուշակագույն և ինֆրակարմիր տիրույթներում՝ հասնելով լայնաշերտ կարգավորման խորը ուլտրամանուշակագույնից մինչև ինֆրակարմիր:
Այս հետազոտությունը ոչ միայն մեծ նշանակություն ունի ֆոտոնիկայի հիմնարար ոլորտում, այլև նոր իրավիճակ է բացում արդյունաբերական և կիրառական ոլորտների համար: Օրինակ՝ այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են բազմաֆոտոնային մանրադիտակային պատկերումը, գերարագ ժամանակային լուծաչափով սպեկտրոսկոպիան, նյութերի մշակումը, ճշգրիտ բժշկությունը և գերարագ ոչ գծային օպտիկայի հետազոտությունները, այս կոմպակտ, արդյունավետ և ցածր գնով նոր տեսակի գերարագ լույսի աղբյուրը օգտատերերին կապահովի աննախադեպ գործիքներ և ճկունություն: Հատկապես այն դեպքերում, երբ պահանջվում են բարձր կրկնության հաճախականություններ, գագաթնակետային հզորություն և գերկարճ իմպուլսներ, այս տեխնոլոգիան անկասկած ավելի մրցունակ է և ունի ավելի մեծ առաջխաղացման ներուժ՝ համեմատած ավանդական տիտան-սափրային կամ օպտիկական պարամետրիկ ուժեղացման համակարգերի հետ:
Հետագայում հետազոտական խումբը նախատեսում է հետագայում օպտիմալացնել համակարգը, օրինակ՝ ինտեգրելով ներկայիս ճարտարապետությունը, որը պարունակում է բազմաթիվ ազատ տարածության օպտիկական բաղադրիչներ օպտիկական մանրաթելերի մեջ, կամ նույնիսկ օգտագործելով մեկ Մամիշևի օսցիլյատոր՝ ներկայիս օսցիլյատորի և ուժեղացուցիչի համադրությունը փոխարինելու համար՝ համակարգի մանրացման և ինտեգրման նպատակով: Բացի այդ, տարբեր տեսակի հակառեզոնանսային մանրաթելերին հարմարվելով, ներդնելով Ռամանի ակտիվ գազեր և հաճախականության կրկնապատկման մոդուլներ, այս համակարգը, ինչպես սպասվում է, կընդլայնվի ավելի լայն տիրույթով՝ ապահովելով բոլոր մանրաթելային, լայնաշերտ, գերարագ լազերային լուծումներ բազմաթիվ ոլորտների համար, ինչպիսիք են ուլտրամանուշակագույնը, տեսանելի լույսը և ինֆրակարմիրը:
Նկար 1. Իմպուլսային լազերի կարգավորման սխեմատիկ դիագրամ
Հրապարակման ժամանակը. Մայիսի 28-2025