20 ֆեմտովայրկյանից ցածր տեսանելի լույսի կարգավորվող իմպուլսային լազերային աղբյուր

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