अति-उच्च पुनरावृत्ति दर स्पंदित लेजर
प्रकाश र पदार्थ बीचको अन्तरक्रियाको सूक्ष्म संसारमा, अति-उच्च पुनरावृत्ति दर पल्स (UHRPs) ले समयको सटीक शासकको रूपमा कार्य गर्दछ - तिनीहरू प्रति सेकेन्ड (1GHz) एक अर्ब पटक भन्दा बढी दोलन गर्छन्, वर्णक्रमीय इमेजिङमा क्यान्सर कोषहरूको आणविक औंठाछापहरू खिच्छन्, अप्टिकल फाइबर सञ्चारमा ठूलो मात्रामा डेटा बोक्छन्, र टेलिस्कोपहरूमा ताराहरूको तरंगदैर्ध्य निर्देशांकहरू क्यालिब्रेट गर्छन्। विशेष गरी लिडारको पत्ता लगाउने आयामको छलांगमा, टेराहर्ट्ज अति-उच्च पुनरावृत्ति दर पल्स्ड लेजरहरू (१००-३०० GHz) हस्तक्षेप तहमा प्रवेश गर्न शक्तिशाली उपकरणहरू बनिरहेका छन्, फोटोन स्तरमा स्पेसियोटेम्पोरल हेरफेर शक्तिको साथ त्रि-आयामी धारणाको सीमाहरू पुन: आकार दिन्छन्। हाल, कृत्रिम सूक्ष्म संरचनाहरू प्रयोग गर्दै, जस्तै माइक्रो-रिंग गुहाहरू जसलाई चार-तरंग मिश्रण (FWM) उत्पन्न गर्न न्यानोस्केल प्रशोधन शुद्धता आवश्यक पर्दछ, अति-उच्च पुनरावृत्ति दर अप्टिकल पल्सहरू प्राप्त गर्ने मुख्य विधिहरू मध्ये एक हो। वैज्ञानिकहरूले अल्ट्रा-फाइन संरचनाहरूको प्रशोधनमा इन्जिनियरिङ समस्याहरू, पल्स इनिसिएशनको समयमा फ्रिक्वेन्सी ट्युनिङ समस्या, र पल्स जेनेरेसन पछि रूपान्तरण दक्षता समस्या समाधान गर्नमा ध्यान केन्द्रित गरिरहेका छन्। अर्को दृष्टिकोण भनेको अत्यधिक गैर-रेखीय फाइबरहरू प्रयोग गर्नु र UHRP हरूलाई उत्तेजित गर्न लेजर गुहा भित्र मोड्युलेसन अस्थिरता प्रभाव वा FWM प्रभाव प्रयोग गर्नु हो। अहिलेसम्म, हामीलाई अझै पनि अझ कुशल "समय आकार दिने" चाहिन्छ।
डिसिपेटिभ FWM प्रभावलाई उत्तेजित गर्न अल्ट्राफास्ट पल्सहरू इन्जेक्ट गरेर UHRP उत्पन्न गर्ने प्रक्रियालाई "अल्ट्राफास्ट इग्निशन" भनेर वर्णन गरिएको छ। माथि उल्लेखित कृत्रिम माइक्रोरिङ गुहा योजना भन्दा फरक जसमा निरन्तर पम्पिङ, पल्स उत्पादन नियन्त्रण गर्न डिट्युनिङको सटीक समायोजन, र FWM थ्रेसहोल्ड कम गर्न अत्यधिक गैर-रेखीय मिडियाको प्रयोग आवश्यक पर्दछ, यो "इग्निशन" ले FWM लाई प्रत्यक्ष रूपमा उत्तेजित गर्न अल्ट्राफास्ट पल्सहरूको शिखर शक्ति विशेषताहरूमा निर्भर गर्दछ, र "इग्निशन अफ" पछि, आत्म-निर्भर UHRP प्राप्त गर्दछ।
चित्र १ ले विघटनशील फाइबर रिंग गुहाहरूको अल्ट्राफास्ट बीज पल्स उत्तेजनामा आधारित पल्स स्व-संगठन प्राप्त गर्ने मुख्य संयन्त्रलाई चित्रण गर्दछ। बाह्य रूपमा इन्जेक्ट गरिएको अल्ट्राशर्ट बीज पल्स (अवधि T0, पुनरावृत्ति आवृत्ति F) ले विघटन गुहा भित्र उच्च-शक्ति पल्स क्षेत्रलाई उत्तेजित गर्न "इग्निशन स्रोत" को रूपमा काम गर्दछ। इन्ट्रासेलुलर गेन मोड्युलले समय-फ्रिक्वेन्सी डोमेनमा संयुक्त नियमन मार्फत बीज पल्स ऊर्जालाई कंघी-आकारको स्पेक्ट्रल प्रतिक्रियामा रूपान्तरण गर्न स्पेक्ट्रल शेपरसँग तालमेलमा काम गर्दछ। यो प्रक्रिया परम्परागत निरन्तर पम्पिङको सीमितताहरू तोड्छ: बीज पल्स विघटन FWM थ्रेसहोल्डमा पुग्दा बन्द हुन्छ, र विघटन गुहाले लाभ र हानिको गतिशील सन्तुलन मार्फत पल्सको स्व-संगठन अवस्था कायम राख्छ, पल्स पुनरावृत्ति आवृत्ति Fs (गुहाको आन्तरिक आवृत्ति FF र अवधि T सँग मेल खान्छ)।
यस अध्ययनले सैद्धान्तिक प्रमाणीकरण पनि गर्यो। प्रयोगात्मक सेटअपमा अपनाइएका प्यारामिटरहरूको आधारमा र १ps को साथअल्ट्राफास्ट पल्स लेजरप्रारम्भिक क्षेत्रको रूपमा, लेजर गुहा भित्र पल्सको समय क्षेत्र र फ्रिक्वेन्सीको विकास प्रक्रियामा संख्यात्मक सिमुलेशन गरिएको थियो। यो पत्ता लाग्यो कि पल्स तीन चरणहरू पार गर्यो: पल्स विभाजन, पल्स आवधिक दोलन, र सम्पूर्ण लेजर गुहामा पल्स एकरूप वितरण। यो संख्यात्मक परिणामले स्व-व्यवस्थित विशेषताहरूलाई पनि पूर्ण रूपमा प्रमाणित गर्दछ।पल्स लेजर.
अल्ट्राफास्ट बीज पल्स इग्निशन मार्फत डिसिपेटिभ फाइबर रिंग गुहा भित्र चार-तरंग मिश्रण प्रभाव ट्रिगर गरेर, सब-THZ अल्ट्रा-उच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति पल्स (बीज बन्द गरेपछि ०.५ वाट पावरको स्थिर आउटपुट) को स्व-व्यवस्थित उत्पादन र मर्मत सफलतापूर्वक प्राप्त गरियो, जसले लिडर क्षेत्रको लागि नयाँ प्रकारको प्रकाश स्रोत प्रदान गर्यो: यसको सब-THZ स्तर पुनरावृत्तिले पोइन्ट क्लाउड रिजोलुसनलाई मिलिमिटर स्तरमा बढाउन सक्छ। पल्स आत्म-स्थिर सुविधाले प्रणाली ऊर्जा खपतलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्छ। सबै-फाइबर संरचनाले १.५ μm आँखा सुरक्षा ब्यान्डमा उच्च स्थिरता सञ्चालन सुनिश्चित गर्दछ। भविष्यलाई हेर्दा, यो प्रविधिले सवारी साधनमा माउन्ट गरिएको लिडरको विकासलाई लघुकरण (MZI माइक्रो-फिल्टरहरूमा आधारित) र लामो-दायरा पत्ता लगाउने (> १ वाटमा पावर विस्तार) तर्फ अगाडि बढाउने अपेक्षा गरिएको छ, र बहु-तरंगदैर्ध्य समन्वित इग्निशन र बुद्धिमान नियमन मार्फत जटिल वातावरणको धारणा आवश्यकताहरूलाई थप अनुकूलन गर्ने अपेक्षा गरिएको छ।
पोस्ट समय: जुलाई-०८-२०२५