Өтө жогорку кайталоо ылдамдыгы бар импульстук лазер

Өтө жогорку кайталоо ылдамдыгы бар импульстук лазер

Жарык менен заттын өз ара аракеттенүүсүнүн микроскопиялык дүйнөсүндө өтө жогорку кайталоо ылдамдыгы импульстары (УЖРП) убакыттын так өлчөгүчтөрү катары иштейт – алар секундасына бир миллиарддан ашык жолу (1 ГГц) термелип, спектрдик сүрөткө тартууда рак клеткаларынын молекулярдык манжа издерин кармап, оптикалык була байланышында чоң көлөмдөгү маалыматтарды алып жүрөт жана телескоптордо жылдыздардын толкун узундугунун координаттарын калибрлейт. Айрыкча, лидардын аныктоо өлчөмүнүн секирик жасоосунда, терагерц өтө жогорку кайталоо ылдамдыгы импульстук лазерлер (100-300 ГГц) интерференция катмарына кирүү үчүн күчтүү куралга айланып, фотон деңгээлинде мейкиндик-убакыттык манипуляция күчү менен үч өлчөмдүү кабылдоонун чек араларын кайра калыптандырууда. Учурда төрт толкундуу аралаштырууну (ТКМ) түзүү үчүн наномасштабдуу иштетүү тактыгын талап кылган микрошакекче көңдөйлөрү сыяктуу жасалма микроструктураларды колдонуу өтө жогорку кайталоо ылдамдыгы бар оптикалык импульстарды алуунун негизги ыкмаларынын бири болуп саналат. Окумуштуулар өтө майда структураларды иштетүүдөгү инженердик көйгөйлөрдү, импульсту баштоо учурундагы жыштыкты жөндөө маселесин жана импульсту пайда кылгандан кийинки конвертациянын натыйжалуулугу маселесин чечүүгө көңүл буруп жатышат. Дагы бир ыкма - жогорку сызыктуу эмес булаларды колдонуу жана UHRPлерди козгоо үчүн лазер көңдөйүндөгү модуляциянын туруксуздук эффектин же FWM эффектин колдонуу. Азырынча бизге дагы эле чебер "убакыт формалоочу" керек.

Диссипативдик FWM эффектин козгоо үчүн өтө тез импульстарды сайып, UHRP түзүү процесси "өтө тез тутануу" деп аталат. Жогоруда айтылган жасалма микрошакекче көңдөй схемасынан айырмаланып, үзгүлтүксүз сордурууну, импульстун пайда болушун башкаруу үчүн детекторлоону так жөнгө салууну жана FWM босогосун төмөндөтүү үчүн өтө сызыктуу эмес чөйрөнү колдонууну талап кылат, бул "тутануу" FWMди түздөн-түз козгоо үчүн өтө тез импульстардын эң жогорку кубаттуулук мүнөздөмөлөрүнө таянат жана "тутануу өчүрүлгөндөн" кийин өзүн-өзү камсыз кылган UHRPге жетишет.

1-сүрөттө диссипативдик була шакекче көңдөйлөрүнүн өтө тез үрөн импульсун козгоого негизделген импульстун өзүн-өзү уюштурууга жетүүнүн негизги механизми көрсөтүлгөн. Сырттан сайылган өтө кыска үрөн импульсу (T0 мезгили, кайталоо жыштыгы F) диссипация көңдөйүнүн ичинде жогорку кубаттуулуктагы импульс талаасын козгоо үчүн "тутануу булагы" катары кызмат кылат. Клетка ичиндеги күчөтүү модулу спектрдик форма берүүчү менен синергияда иштейт, үрөн импульсунун энергиясын убакыт жыштыгы доменинде биргелешкен жөнгө салуу аркылуу тарак сымал спектрдик жоопко айландырат. Бул процесс салттуу үзгүлтүксүз сордуруунун чектөөлөрүн бузат: үрөн импульсу диссипациянын FWM босогосуна жеткенде өчөт жана диссипация көңдөйү күчөтүү жана жоготуунун динамикалык балансы аркылуу импульстун өзүн-өзү уюштуруу абалын сактайт, импульстун кайталоо жыштыгы Fs (көңдөйдүн ички жыштыгы FF жана T мезгилине туура келет) болот.

Бул изилдөө ошондой эле теориялык текшерүүнү жүргүздү. Эксперименталдык орнотууда кабыл алынган параметрлерге негизделген жана 1ps мененөтө тез импульстук лазербаштапкы талаа катары, лазер көңдөйүндөгү импульстун убакыт чөйрөсүнүн жана жыштыгынын эволюция процессине сандык симуляция жүргүзүлдү. Импульс үч этаптан өткөнү аныкталды: импульстун бөлүнүшү, импульстун мезгилдүү термелүүсү жана импульстун лазер көңдөйүнүн бүтүндөй боюнча бирдей бөлүштүрүлүшү. Бул сандык натыйжа ошондой эле өзүн-өзү уюштуруу мүнөздөмөлөрүн толугу менен тастыктайт.импульстук лазер.

Диссипативдик була шакекчесинин ичиндеги төрт толкундуу аралаштыруу эффектин өтө тез үрөн импульсун күйгүзүү аркылуу иштетүү менен, THZден төмөн ультра жогорку кайталоо жыштыгындагы импульстарды (үрөн өчкөндөн кийин 0,5 Вт кубаттуулуктун туруктуу чыгышы) өз алдынча уюштуруучу генерациялоо жана тейлөө ийгиликтүү ишке ашырылды, бул лидар талаасы үчүн жаңы типтеги жарык булагын камсыз кылды: анын THZден төмөн деңгээлиндеги кайталоосу чекит булутунун чечилишин миллиметрдик деңгээлге чейин жогорулата алат. Импульсту өзүн-өзү камсыздоочу өзгөчөлүгү системанын энергия керектөөсүн бир топ азайтат. Толук була түзүлүшү 1,5 мкм көздүн коопсуздук тилкесинде жогорку туруктуу иштөөнү камсыз кылат. Келечекке көз чаптырсак, бул технология унаага орнотулган лидардын миниатюризацияга (MZI микро-чыпкаларына негизделген) жана узак аралыкка аныктоого (кубаттуулукту > 1 Вт чейин кеңейтүү) карай эволюциясын алдыга жылдырат жана көп толкундуу координацияланган күйгүзүү жана акылдуу жөнгө салуу аркылуу татаал чөйрөлөрдүн кабылдоо талаптарына андан ары ыңгайлашат деп күтүлүүдө.