Dritë e dukshme nën 20 femtosekondaburim lazeri pulsues i akordueshëm
Kohët e fundit, një ekip kërkimor nga Mbretëria e Bashkuar publikoi një studim inovativ, duke njoftuar se ata kanë zhvilluar me sukses një pajisje të akordueshme të dritës së dukshme nën 20 femtosekonda në nivel megavati.burim lazeri pulsuesKy burim lazeri pulsues, ultra i shpejtëlazer me fibraSistemi është i aftë të gjenerojë impulse me gjatësi vale të akordueshme, kohëzgjatje ultra të shkurtra, energji deri në 39 nanojoulë dhe fuqi maksimale që tejkalon 2 megavat, duke hapur perspektiva të reja aplikimi për fusha të tilla si spektroskopia ultra e shpejtë, imazheria biologjike dhe përpunimi industrial.
Pika kryesore e kësaj teknologjie qëndron në kombinimin e dy metodave të përparuara: "Amplifikimi jolinear i Menaxhuar me Fitim (GMNA)" dhe "Emetimi i Valës Dispersive Rezonante (RDW)". Në të kaluarën, për të marrë impulse ultrashkurtra të tilla të akordueshme me performancë të lartë, zakonisht kërkoheshin lazerë të shtrenjtë dhe kompleksë titan-safir ose amplifikatorë parametrikë optikë. Këto pajisje nuk ishin vetëm të kushtueshme, të rënda dhe të vështira për t'u mirëmbajtur, por edhe të kufizuara nga shkallët e ulëta të përsëritjes dhe diapazonet e akordimit. Zgjidhja me të gjitha fibrat e zhvilluara këtë herë jo vetëm që thjeshton ndjeshëm arkitekturën e sistemit, por gjithashtu ul shumë kostot dhe kompleksitetin. Ajo mundëson gjenerimin direkt të nën-20 femtosekondave, të akordueshme në 400 deri në 700 nanometra dhe më tej pulse me fuqi të lartë në një frekuencë të lartë përsëritjeje prej 4.8 MHz. Ekipi i kërkimit arriti këtë përparim përmes një arkitekture sistemi të projektuar saktësisht. Së pari, ata përdorën një oscilator fibre ytterbiumi me modalitet të bllokuar plotësisht me polarizim bazuar në pasqyrën unazore të amplifikimit jolinear (NALM) si burim fillestar. Ky dizajn jo vetëm që siguron stabilitetin afatgjatë të sistemit, por gjithashtu shmang problemin e degradimit të thithësve të ngopur fizikë. Pas para-amplifikimit dhe kompresimit të pulseve, pulset fillestare futen në fazën GMNA. GMNA përdor modulimin e vetë-fazës dhe shpërndarjen gjatësore asimetrike të fitimit në fibrat optike për të arritur zgjerimin spektral dhe për të gjeneruar pulse ultra të shkurtra me cicërimë lineare pothuajse të përsosur, të cilat përfundimisht kompresohen në nën-40 femtosekonda përmes çifteve të rrjetës. Gjatë fazës së gjenerimit të RDW, studiuesit përdorën fibra me bërthamë të zbrazët anti-rezonante me nëntë rezonatorë të projektuara dhe të prodhuara vetë. Ky lloj fibre optike ka humbje jashtëzakonisht të ulëta në brezin e pulsit të pompës dhe në rajonin e dritës së dukshme, duke mundësuar që energjia të konvertohet në mënyrë efikase nga pompa në valën e shpërndarë dhe duke shmangur ndërhyrjen e shkaktuar nga brezi rezonant me humbje të lartë. Nën kushtet optimale, energjia e pulsit të valës së shpërndarjes që prodhohet nga sistemi mund të arrijë 39 nanojoulë, gjerësia më e shkurtër e pulsit mund të arrijë 13 femtosekonda, fuqia maksimale mund të jetë deri në 2.2 megavat dhe efikasiteti i konvertimit të energjisë mund të jetë deri në 13%. Edhe më emocionuese është se duke rregulluar presionin e gazit dhe parametrat e fibrave, sistemi mund të zgjerohet lehtësisht në brezat ultravjollcë dhe infra të kuqe, duke arritur akordimin me brez të gjerë nga ultravjollcë e thellë në infra të kuqe.
Ky hulumtim jo vetëm që ka një rëndësi të konsiderueshme në fushën themelore të fotonikës, por gjithashtu hap një situatë të re për fushat industriale dhe të aplikimit. Për shembull, në fusha të tilla si imazheria me mikroskop shumëfotonëshe, spektroskopia me zgjidhje kohore ultra të shpejtë, përpunimi i materialeve, mjekësia precize dhe hulumtimi i optikës jolineare ultra të shpejtë, ky lloj i ri burimi drite ultra të shpejtë kompakt, efikas dhe me kosto të ulët do t'u ofrojë përdoruesve mjete dhe fleksibilitet të paparë. Sidomos në skenarët që kërkojnë shkallë të lartë përsëritjeje, fuqi maksimale dhe pulse ultra të shkurtra, kjo teknologji është padyshim më konkurruese dhe ka potencial më të madh promovimi krahasuar me sistemet tradicionale të amplifikimit titan-safir ose parametrik optik.
Në të ardhmen, ekipi i kërkimit planifikon të optimizojë më tej sistemin, siç është integrimi i arkitekturës aktuale që përmban shumë komponentë optikë me hapësirë të lirë në fibrat optike, ose edhe përdorimi i një oscilatori të vetëm Mamyshev për të zëvendësuar kombinimin e oscilatorit aktual dhe amplifikatorit, në mënyrë që të arrihet miniaturizimi dhe integrimi i sistemit. Përveç kësaj, duke u përshtatur me lloje të ndryshme të fibrave anti-rezonancë, duke futur gazra aktivë Raman dhe module dyfishimi të frekuencës, ky sistem pritet të zgjerohet në një brez më të gjerë, duke ofruar zgjidhje lazeri ultra të shpejta me të gjitha fibrat, me brez të gjerë, për fusha të shumëfishta si ultravjollcë, drita e dukshme dhe infra e kuqe.
Figura 1. Diagrami skematik i akordimit të lazerit të pulsuar
Koha e postimit: 28 maj 2025