Ультра жогорку кайталануучу импульстук лазер

Ультра жогорку кайталануучу импульстук лазер

Жарык менен материянын өз ара аракеттешүүсүнүн микроскопиялык дүйнөсүндө өтө жогорку кайталануу ылдамдыгы импульстары (UHRPs) убакыттын так башкаруучусу катары иштешет - алар секундасына миллиард жолудан (1 ГГц) термелет, спектралдык сүрөттөөдө рак клеткаларынын молекулярдык манжаларынын изин басып алат, оптикалык була байланышында чоң көлөмдөгү маалыматтарды алып жүрүшөт жана телескоптор. Айрыкча лидардын аныктоо өлчөмүн секирик кылганда, терагерц ультра-жогорку кайталануу ылдамдыгы импульстук лазерлери (100-300 ГГц) фотон деңгээлинде мейкиндик-убакыттык манипуляциялык күч менен үч өлчөмдүү кабылдоонун чектерин кайра калыптандыруучу интерференция катмарына кирүү үчүн күчтүү куралга айланууда. Азыркы учурда, төрт толкун аралаштырууну (FWM) түзүү үчүн нано масштабдуу иштетүү тактыгын талап кылган микро-шакекче боштуктар сыяктуу жасалма микроструктураларды колдонуу, ультра жогорку кайталануу ылдамдыгы оптикалык импульстарды алуунун негизги ыкмаларынын бири болуп саналат. Окумуштуулар ультра майда конструкцияларды иштетүүдө инженердик маселелерди чечүүгө, импульсту баштоо учурунда жыштыкты тууралоо маселесине жана импульсту генерациялоодон кийин конверсиянын эффективдүүлүгүнө көңүл бурууда. Дагы бир ыкма - бул өтө сызыктуу эмес жипчелерди колдонуу жана UHRPлерди козгоо үчүн лазер көңдөйүнүн ичинде модуляциянын туруксуздук эффектин же FWM эффектин колдонуу. Азырынча бизге дагы эле эпчилирээк "убакыт түзүүчү" керек.

Dissipative FWM эффектин козгоо үчүн ультра тез импульстарды инъекциялоо аркылуу UHRP түзүү процесси "ультра ылдам от алдыруу" деп сүрөттөлөт. Үзгүлтүксүз насосту, импульстун пайда болушун көзөмөлдөө үчүн детунингди так тууралоону жана FWM босогосун төмөндөтүү үчүн өтө сызыктуу эмес чөйрөнү колдонууну талап кылган жогоруда айтылган жасалма микроринг көңдөйүнүн схемасынан айырмаланып, бул "от алдыруу" FWMди түздөн-түз дүүлүктүрүү үчүн ультра тез импульстардын эң жогорку кубаттуулук мүнөздөмөсүнө таянат, жана "өзүн-өзү күйгүзүү".

1-сүрөт диссипативдик була шакекче көңдөйлөрүнүн ультра тез үрөн импульстун дүүлүктүрүүсүнө негизделген импульстун өзүн өзү уюштурууга жетишүүнүн негизги механизмин көрсөтөт. Сырттан сайылган ультра кыска урук импульсу (мезгил T0, кайталануу жыштыгы F) диссипация көңдөйүнүн ичинде жогорку кубаттуу импульс талаасын козгоо үчүн "от булагы" катары кызмат кылат. Убакыт-жыштык доменинде биргелешкен жөнгө салуу аркылуу урук импульсунун энергиясын тарак түрүндөгү спектрдик жоопко айландыруу үчүн клетка ичиндеги пайда модулу спектралдык формалоочу менен синергетикада иштейт. Бул процесс салттуу үзгүлтүксүз насостун чектөөлөрүн бузуп өтөт: үрөн импульсы диссипация FWM босогосуна жеткенде өчөт, ал эми диссипация көңдөйү пайда жана жоготуу динамикалык тең салмактуулугу аркылуу импульстун өзүн-өзү уюштуруучу абалын сактайт, импульстун кайталануу жыштыгы Fs (ТФ жыштыгына жана T FFv мезгилине туура келет).

Бул изилдөө да теориялык текшерүү жүргүзгөн. Эксперименттик орнотууда кабыл алынган параметрлердин негизинде жана 1ps мененөтө тез импульс лазербаштапкы талаа катары импульстун убакыт доменинин жана лазер көңдөйүнүн ичиндеги жыштыгынын эволюция процессине сандык симуляция жүргүзүлдү. Импульс үч этаптан өткөнү аныкталган: импульстун бөлүнүшү, импульстун мезгилдик термелүүсү жана импульстун бүт лазер көңдөйүндө бирдей таралышы. Бул сандык натыйжа да толугу менен өзүн-өзү уюштуруу өзгөчөлүктөрүн текшеретимпульстук лазер.

Ультра тез үрөн импульстары аркылуу диссипациялоочу була шакекчесинин көңдөйүндө төрт толкундуу аралаштыруу эффектин ишке киргизүү менен суб-THZ ультра жогорку кайталануучу жыштык импульстарын (үрөн өчүрүлгөндөн кийин 0,5 Вт кубаттуулуктун туруктуу чыгышы) өзүн-өзү уюштуруучу генерациялоо жана тейлөө ийгиликтүү ишке ашты, бул жарыктын жаңы түрүн камсыз кылат: миллиметрдик деңгээлге чейин. Импульстун өзүн-өзү кармап туруучу өзгөчөлүгү системанын энергия керектөөсүн кыйла азайтат. Бардык була структурасы 1,5 мкм көздүн коопсуздук тилкесинде жогорку туруктуулукту камсыз кылат. Келечекке көз чаптырып, бул технология унаага орнотулган лидардын эволюциясын миниатюризацияга (MZI микро-фильтрлеринин негизинде) жана узак аралыктагы аныктоого (кубаттын > 1 Вт чейин кеңейиши) жана андан ары татаал чөйрөлөрдүн кабыл алуу талаптарына ыңгайлашуусу күтүлүүдө.