Laser pulsed tingkat pengulangan ultra-dhuwur

Laser pulsed tingkat pengulangan ultra-dhuwur

Ing jagad mikroskopis interaksi antarane cahya lan materi, pulsa tingkat pengulangan ultra-dhuwur (UHRPs) tumindak minangka panguwasa wektu sing tepat - padha oscillate luwih saka milyar kaping per detik (1GHz), njupuk sidik jari molekul sel kanker ing pencitraan spektral, nggawa data akeh banget ing komunikasi serat optik, lan kalibrasi koordinat teleskop ing teleskop. Utamane ing lompatan dimensi deteksi lidar, terahertz ultra-high repetition rate pulsed laser (100-300 GHz) dadi alat sing kuat kanggo nembus lapisan interferensi, mbentuk maneh wates persepsi telung dimensi kanthi daya manipulasi spatiotemporal ing tingkat foton. Saiki, nggunakake mikrostruktur buatan, kayata rongga cincin mikro sing mbutuhake akurasi pangolahan skala nano kanggo ngasilake pencampuran gelombang papat (FWM), minangka salah sawijining cara utama kanggo entuk pulsa optik tingkat pengulangan ultra-tinggi. Ilmuwan fokus kanggo ngrampungake masalah teknik ing pangolahan struktur ultra-fine, masalah tuning frekuensi nalika wiwitan pulsa, lan masalah efisiensi konversi sawise generasi pulsa. Pendekatan liyane yaiku nggunakake serat nonlinear banget lan nggunakake efek ketidakstabilan modulasi utawa efek FWM ing rongga laser kanggo nyenengake UHRPs. Nganti saiki, kita isih butuh "pembentuk wektu" sing luwih cekatan.

Proses ngasilake UHRP kanthi nyuntikake pulsa ultrafast kanggo excite efek FWM dissipative diterangake minangka "ultrafast ignition". Beda saka rencana rongga microring Ponggawa kasebut ing ndhuwur sing mbutuhake pumping terus-terusan, imbuhan pas detuning kanggo kontrol generasi pulsa, lan nggunakake media Highly nonlinear kanggo ngedhunake ambang FWM, iki "ignition" gumantung ing karakteristik daya puncak pulses ultrafast langsung excite FWM, lan sawise "ignition mati".

Figure 1 nggambaraké mekanisme inti kanggo nampa pulsa poto-organisasi adhedhasar ultrafast wiji pulsa eksitasi saka dissipative ring serat rongga. Pulsa wiji ultrashort sing disuntikake sacara eksternal (periode T0, frekuensi pengulangan F) dadi "sumber ignition" kanggo excite medan pulsa daya dhuwur ing rongga boros. Modul gain intraselular kerjane kanthi sinergi karo pembentuk spektral kanggo ngowahi energi pulsa wiji dadi respon spektral sing bentuke sisir liwat regulasi gabungan ing domain frekuensi wektu. Proses iki ngilangi watesan saka pumping terus tradisional: pulsa wiji mati nalika tekan ambang FWM boros, lan growong boros njogo negara timer ngatur pulsa liwat imbangan dinamis gain lan mundhut, karo frekuensi pengulangan pulsa Fs (cocog karo frekuensi intrinsik FF lan periode T saka growong).

Panaliten menika ugi nindakaken verifikasi teoretis. Adhedhasar paramèter sing diadopsi ing persiyapan eksperimen lan kanthi 1pslaser pulsa ultracepatminangka lapangan wiwitan, simulasi numerik ditindakake ing proses evolusi domain wektu lan frekuensi pulsa ing rongga laser. Ditemokake yen pulsa ngliwati telung tahap: pemisahan pulsa, osilasi periodik pulsa, lan distribusi seragam pulsa ing kabeh rongga laser. Asil numerik iki uga mbuktekake kanthi lengkap karakteristik pangatur dhewe sakalaser pulsa.

Kanthi micu efek campuran papat gelombang ing rongga dering serat dissipative liwat ignition pulsa wiji ultrafast, generasi ngatur lan pangopènan pulsa frekuensi pengulangan sub-THZ ultra-dhuwur (output stabil saka daya 0.5W sawise wiji dipateni) wis kasil digayuh, nyedhiyakake sumber cahya anyar kanggo lapangan lidar THZ: tingkat milimeter. Fitur mandhiri pulsa nyuda konsumsi energi sistem kanthi signifikan. Struktur kabeh serat njamin operasi stabilitas dhuwur ing pita safety mripat 1,5 μm. Nggoleki masa depan, teknologi iki samesthine bakal nyurung evolusi lidar sing dipasang ing kendaraan menyang miniaturisasi (adhedhasar saringan mikro MZI) lan deteksi jarak jauh (ekspansi daya nganti> 1W), lan luwih adaptasi karo syarat persepsi lingkungan kompleks liwat kontak kontak terkoordinasi multi-panjang gelombang lan regulasi cerdas.