Գերբարձր կրկնության հաճախականությամբ իմպուլսային լազեր

Գերբարձր կրկնության հաճախականությամբ իմպուլսային լազեր

Լույսի և նյութի փոխազդեցության մանրադիտակային աշխարհում գերբարձր կրկնության արագության իմպուլսները (UHRP) հանդես են գալիս որպես ժամանակի ճշգրիտ կարգավորիչներ՝ դրանք տատանվում են վայրկյանում ավելի քան մեկ միլիարդ անգամ (1 ԳՀց), սպեկտրալ պատկերման մեջ որսալով քաղցկեղի բջիջների մոլեկուլային մատնահետքերը, օպտիկական մանրաթելային կապով տեղափոխելով հսկայական քանակությամբ տվյալներ և աստղադիտակներում կարգավորելով աստղերի ալիքի երկարության կոորդինատները: Հատկապես լիդարի հայտնաբերման չափման թռիչքի դեպքում, տերահերցային գերբարձր կրկնության արագության իմպուլսային լազերները (100-300 ԳՀց) դառնում են հզոր գործիքներ ինտերֆերենցիայի շերտը թափանցելու համար, վերաձևավորելով եռաչափ ընկալման սահմանները ֆոտոնային մակարդակում տարածաժամանակային մանիպուլյացիայի հզորությամբ: Ներկայումս արհեստական ​​միկրոկառուցվածքների, ինչպիսիք են միկրոօղակային խոռոչները, որոնք պահանջում են նանոմասշտաբի մշակման ճշգրտություն չորսալիքային խառնուրդ (FWM) ստեղծելու համար, օգտագործումը գերբարձր կրկնության արագության օպտիկական իմպուլսներ ստանալու հիմնական մեթոդներից մեկն է: Գիտնականները կենտրոնանում են գերնուրբ կառուցվածքների մշակման, իմպուլսի սկզբնավորման ընթացքում հաճախականության կարգավորման խնդրի և իմպուլսի ստեղծումից հետո փոխակերպման արդյունավետության խնդրի լուծման վրա: Մեկ այլ մոտեցում է օգտագործել բարձր ոչ գծային մանրաթելեր և օգտագործել լազերային խոռոչի ներսում մոդուլյացիայի անկայունության էֆեկտը կամ FWM էֆեկտը՝ UHRP-ները գրգռելու համար: Մինչ այժմ մեզ դեռ անհրաժեշտ է ավելի հմուտ «ժամանակի ձևավորող»:

Գերարագ իմպուլսների ներարկմամբ UHRP առաջացնելու գործընթացը՝ ցրող FWM էֆեկտը գրգռելու համար, նկարագրվում է որպես «գերարագ բռնկում»։ Ի տարբերություն վերը նշված արհեստական ​​միկրոօղակաձև խոռոչի սխեմայի, որը պահանջում է անընդհատ պոմպավորում, ապակարգավորման ճշգրիտ կարգավորում՝ իմպուլսի առաջացումը կառավարելու համար, և բարձր ոչ գծային միջավայրի օգտագործում՝ FWM շեմը իջեցնելու համար, այս «բռնկումը» հիմնված է գերարագ իմպուլսների գագաթնակետային հզորության բնութագրերի վրա՝ FWM-ը ուղղակիորեն գրգռելու համար, և «բռնկումն անջատելուց» հետո՝ ինքնապահպանվող UHRP-ի հասնելու համար։

Նկար 1-ը պատկերում է իմպուլսի ինքնակազմակերպման հիմնական մեխանիզմը՝ հիմնված դիսիպատիվ մանրաթելային օղակաձև խոռոչների գերարագ սկզբնական իմպուլսի գրգռման վրա: Արտաքինից ներարկված գերկարճ սկզբնական իմպուլսը (պարբերություն T0, կրկնության հաճախականություն F) ծառայում է որպես «բռնկման աղբյուր»՝ դիսիպացիայի խոռոչում բարձր հզորության իմպուլսային դաշտը գրգռելու համար: Բջջային ուժեղացման մոդուլը գործում է սպեկտրալ ձևավորողի հետ սիներգիայի մեջ՝ սկզբնական իմպուլսի էներգիան փոխակերպելով սանրի ձև ունեցող սպեկտրալ արձագանքի՝ ժամանակ-հաճախականության տիրույթում համատեղ կարգավորման միջոցով: Այս գործընթացը խախտում է ավանդական անընդհատ պոմպի սահմանափակումները. սկզբնական իմպուլսը անջատվում է, երբ հասնում է դիսիպացիայի FWM շեմին, և դիսիպացիայի խոռոչը պահպանում է իմպուլսի ինքնակազմակերպվող վիճակը՝ ուժեղացման և կորստի դինամիկ հավասարակշռության միջոցով, որտեղ իմպուլսի կրկնության հաճախականությունը Fs է (համապատասխանում է խոռոչի ներքին հաճախականությանը FF և պարբերությանը T):

Այս ուսումնասիրությունը նաև իրականացրել է տեսական ստուգում։ Հիմնվելով փորձարարական կառուցվածքում ընդունված պարամետրերի վրա և 1ps-ովգերարագ իմպուլսային լազերՈրպես սկզբնական դաշտ, թվային մոդելավորում է իրականացվել լազերային խոռոչում իմպուլսի ժամանակային տիրույթի և հաճախականության էվոլյուցիայի գործընթացի վերաբերյալ: Պարզվել է, որ իմպուլսն անցնում է երեք փուլով՝ իմպուլսի բաժանում, իմպուլսի պարբերական տատանում և իմպուլսի միատարր բաշխում ամբողջ լազերային խոռոչում: Այս թվային արդյունքը նաև լիովին հաստատում է իմպուլսի ինքնակազմակերպվող բնութագրերը:իմպուլսային լազեր.

Չորսալիքային խառնման էֆեկտը դիսիպատիվ մանրաթելային օղակի խոռոչում ակտիվացնելով գերարագ սերմնային իմպուլսային բռնկման միջոցով, հաջողությամբ իրականացվել է ենթա-ՏՀԶ գերբարձր կրկնվող հաճախականության իմպուլսների ինքնակազմակերպվող առաջացումը և պահպանումը (սերմնավորման անջատումից հետո 0.5 Վտ կայուն հզորություն), որը լիդարային դաշտի համար ապահովում է լույսի նոր տեսակ. դրա ենթա-ՏՀԶ մակարդակի վերահաճախականությունը կարող է բարձրացնել կետային ամպի լուծաչափը մինչև միլիմետրային մակարդակ: Իմպուլսային ինքնապահպանման առանձնահատկությունը զգալիորեն նվազեցնում է համակարգի էներգիայի սպառումը: Ամբողջությամբ մանրաթելային կառուցվածքը ապահովում է բարձր կայունություն 1.5 մկմ աչքի անվտանգության գոտում: Ապագային նայելով՝ այս տեխնոլոգիան, ինչպես սպասվում է, կխթանի մեքենաների վրա տեղադրված լիդարի զարգացումը դեպի մանրանկարչություն (հիմնված MZI միկրոֆիլտրերի վրա) և երկար հեռավորության հայտնաբերում (հզորության ընդլայնում մինչև > 1 Վտ), և հետագայում կհարմարվի բարդ միջավայրերի ընկալման պահանջներին՝ բազմալիքային համակարգված բռնկման և ինտելեկտուալ կարգավորման միջոցով: