Vidljiva svjetlost ispod 20 femtosekundipodesivi pulsni laserski izvor
Nedavno je istraživački tim iz Velike Britanije objavio inovativnu studiju, u kojoj je objavio da su uspješno razvili podesivi vidljivi svjetlosni signal snage megavata, snage ispod 20 femtosekundi.pulsirajući laserski izvorOvaj pulsirajući laserski izvor, ultrabrzivlaknasti laserSistem je sposoban generirati impulse s podesivim talasnim dužinama, ultrakratkim trajanjem, energijama do 39 nanodžula i vršnom snagom većom od 2 megavata, otvarajući potpuno nove mogućnosti primjene u oblastima kao što su ultrabrza spektroskopija, biološko snimanje i industrijska obrada.
Osnovna karakteristika ove tehnologije leži u kombinaciji dvije najsavremenije metode: "Nelinearno pojačanje s upravljanjem pojačanjem (GMNA)" i "Emisija rezonantnog disperzivnog talasa (RDW)". U prošlosti, za dobijanje takvih visokoperformansnih podesivih ultrakratkih impulsa, obično su bili potrebni skupi i složeni titan-safirni laseri ili optički parametarski pojačavači. Ovi uređaji nisu bili samo skupi, glomazni i teški za održavanje, već su bili ograničeni i niskim brzinama ponavljanja i rasponima podešavanja. Rješenje zasnovano na svim vlaknima, razvijeno ovog puta, ne samo da značajno pojednostavljuje arhitekturu sistema, već i uveliko smanjuje troškove i složenost. Omogućava direktno generisanje impulsa velike snage, dužine ispod 20 femtosekundi, podesivim na 400 do 700 nanometara i dalje, na visokoj frekvenciji ponavljanja od 4,8 MHz. Istraživački tim je postigao ovaj proboj precizno dizajniranom arhitekturom sistema. Prvo, koristili su iterbijumski vlaknasti oscilator sa potpunom polarizacijom i zaključanim modom, zasnovan na nelinearnom prstenastom ogledalu za pojačanje (NALM) kao izvor sjemena. Ovaj dizajn ne samo da osigurava dugoročnu stabilnost sistema, već i izbjegava problem degradacije fizički zasićenih apsorbera. Nakon predpojačavanja i kompresije impulsa, početni impulsi se uvode u GMNA fazu. GMNA koristi samofaznu modulaciju i longitudinalnu asimetričnu distribuciju pojačanja u optičkim vlaknima kako bi se postiglo spektralno širenje i generirali ultrakratki impulsi sa gotovo savršenim linearnim cvrkutom, koji se na kraju komprimiraju na manje od 40 femtosekundi putem parova rešetki. Tokom faze generiranja RDW-a, istraživači su koristili samostalno dizajnirana i proizvedena antirezonantna vlakna sa šupljom jezgrom i devet rezonatora. Ova vrsta optičkog vlakna ima izuzetno niske gubitke u opsegu impulsa pumpe i području vidljive svjetlosti, što omogućava efikasno pretvaranje energije iz pumpe u disperzirani val i izbjegavanje interferencije uzrokovane rezonantnim opsegom s velikim gubicima. Pod optimalnim uslovima, energija impulsa disperzionog talasa koju sistem emitira može dostići 39 nanodžula, najkraća širina impulsa može dostići 13 femtosekundi, vršna snaga može biti i do 2,2 megavata, a efikasnost konverzije energije može biti i do 13%. Još uzbudljivije je to što se podešavanjem pritiska gasa i parametara vlakana, sistem može lako proširiti na ultraljubičaste i infracrvene pojaseve, postižući širokopojasno podešavanje od dubokog ultraljubičastog do infracrvenog zračenja.
Ovo istraživanje ne samo da ima značajan značaj u fundamentalnom polju fotonike, već i otvara novu situaciju za industrijska i primjenska područja. Na primjer, u poljima kao što su snimanje višefotonskom mikroskopijom, ultrabrza vremenski razlučena spektroskopija, obrada materijala, precizna medicina i istraživanja ultrabrze nelinearne optike, ovaj kompaktni, efikasni i jeftini novi tip ultrabrzog izvora svjetlosti pružit će korisnicima neviđene alate i fleksibilnost. Posebno u scenarijima koji zahtijevaju visoke brzine ponavljanja, vršnu snagu i ultrakratke impulse, ova tehnologija je nesumnjivo konkurentnija i ima veći potencijal za promociju u poređenju s tradicionalnim titan-safirnim ili optičkim parametarskim sistemima pojačavanja.
U budućnosti, istraživački tim planira dalju optimizaciju sistema, kao što je integracija trenutne arhitekture koja sadrži više optičkih komponenti u slobodnom prostoru u optička vlakna, ili čak korištenje jednog Mamyshev oscilatora koji bi zamijenio trenutnu kombinaciju oscilatora i pojačala, kako bi se postigla miniaturizacija i integracija sistema. Pored toga, prilagođavanjem različitim tipovima antirezonantnih vlakana, uvođenjem Ramanovih aktivnih gasova i modula za udvostručavanje frekvencije, očekuje se da će se ovaj sistem proširiti na širi opseg, pružajući potpuna optička, širokopojasna, ultrabrza laserska rješenja za više polja kao što su ultraljubičasto, vidljivo svjetlo i infracrveno zračenje.
Slika 1. Šematski dijagram podešavanja pulsirajućeg lasera
Vrijeme objave: 28. maj 2025.