Lazer pulsues me shkallë përsëritjeje ultra të lartë
Në botën mikroskopike të bashkëveprimit midis dritës dhe materies, pulset me shpejtësi përsëritjeje ultra të lartë (UHRP) veprojnë si sundimtarë të saktë të kohës - ato lëkunden më shumë se një miliard herë në sekondë (1GHz), duke kapur gjurmët molekulare të qelizave kancerogjene në imazhe spektrale, duke mbajtur sasi masive të dhënash në komunikimin me fibra optike dhe duke kalibruar koordinatat e gjatësisë së valës së yjeve në teleskopë. Sidomos në kërcimin e dimensionit të zbulimit të lidarit, lazerët pulsues me shpejtësi përsëritjeje ultra të lartë teraherc (100-300 GHz) po bëhen mjete të fuqishme për të depërtuar në shtresën e ndërhyrjes, duke riformësuar kufijtë e perceptimit tre-dimensional me fuqinë e manipulimit hapësinor-kohor në nivelin e fotonit. Aktualisht, përdorimi i mikrostrukturave artificiale, siç janë zgavrat e mikro-unazave që kërkojnë saktësi përpunimi në shkallë nano për të gjeneruar përzierje me katër valë (FWM), është një nga metodat kryesore për të marrë pulse optike me shpejtësi përsëritjeje ultra të lartë. Shkencëtarët po përqendrohen në zgjidhjen e problemeve inxhinierike në përpunimin e strukturave ultra të imëta, problemin e akordimit të frekuencës gjatë fillimit të pulsit dhe problemin e efikasitetit të konvertimit pas gjenerimit të pulsit. Një qasje tjetër është përdorimi i fibrave shumë jolineare dhe shfrytëzimi i efektit të paqëndrueshmërisë së modulimit ose efektit FWM brenda zgavrës së lazerit për të ngacmuar UHRP-të. Deri më tani, ne ende kemi nevojë për një "formësues kohe" më të shkathët.
Procesi i gjenerimit të UHRP duke injektuar pulse ultra të shpejta për të ngacmuar efektin shpërndarës të FWM përshkruhet si "ndezje ultra e shpejtë". Ndryshe nga skema artificiale e zgavrës së mikrounazave e përmendur më sipër që kërkon pompim të vazhdueshëm, rregullim të saktë të çakordimit për të kontrolluar gjenerimin e pulseve dhe përdorimin e mediave shumë jolineare për të ulur pragun e FWM, ky "ndezje" mbështetet në karakteristikat e fuqisë maksimale të pulseve ultra të shpejta për të ngacmuar drejtpërdrejt FWM, dhe pas "fikjes së ndezjes", arrin UHRP vetëqëndrueshme.
Figura 1 ilustron mekanizmin kryesor të arritjes së vetëorganizimit të pulsit bazuar në ngacmimin ultra të shpejtë të pulsit të farës së zgavrave të unazave të fibrave disipative. Pulsi ultra i shkurtër i farës i injektuar nga jashtë (periudha T0, frekuenca e përsëritjes F) shërben si "burim ndezjeje" për të ngacmuar një fushë pulsi me fuqi të lartë brenda zgavrës së shpërndarjes. Moduli i fitimit intraqelizor punon në sinergji me formësuesin spektral për të shndërruar energjinë e pulsit të farës në një përgjigje spektrale në formë krehri përmes rregullimit të përbashkët në domenin kohë-frekuencë. Ky proces thyen kufizimet e pompimit tradicional të vazhdueshëm: pulsi i farës fiket kur arrin pragun FWM të shpërndarjes, dhe zgavra e shpërndarjes ruan gjendjen vetëorganizuese të pulsit përmes ekuilibrit dinamik të fitimit dhe humbjes, me frekuencën e përsëritjes së pulsit që është Fs (që korrespondon me frekuencën e brendshme FF dhe periudhën T të zgavrës).
Ky studim kreu edhe verifikim teorik. Bazuar në parametrat e miratuar në konfigurimin eksperimental dhe me një 1pslazer me puls ultra të shpejtëSi fushë fillestare, u krye simulim numerik mbi procesin e evolucionit të domenit kohor dhe frekuencës së pulsit brenda zgavrës së lazerit. U zbulua se pulsi kalonte nëpër tre faza: ndarjen e pulsit, lëkundjen periodike të pulsit dhe shpërndarjen uniforme të pulsit në të gjithë zgavrën e lazerit. Ky rezultat numerik gjithashtu verifikon plotësisht karakteristikat vetëorganizuese tëlazer pulsues.
Duke shkaktuar efektin e përzierjes me katër valë brenda zgavrës së unazës së fibrave shpërndarëse përmes ndezjes ultra të shpejtë të pulsit të farës, u arrit me sukses gjenerimi dhe mirëmbajtja vetë-organizuese e pulseve me frekuencë përsëritjeje ultra të lartë nën-THZ (prodhim i qëndrueshëm me fuqi 0.5W pas fikjes së farës), duke siguruar një lloj të ri burimi drite për fushën lidar: Rifrekuenca e saj në nivelin nën-THZ mund të rrisë rezolucionin e reve të pikave në nivelin milimetër. Karakteristika vetë-mbështetëse e pulsit zvogëlon ndjeshëm konsumin e energjisë së sistemit. Struktura e të gjitha fibrave siguron funksionim me stabilitet të lartë në brezin e sigurisë së syve 1.5 μm. Duke parë drejt së ardhmes, kjo teknologji pritet të nxisë evolucionin e lidarit të montuar në automjet drejt miniaturizimit (bazuar në mikrofiltrat MZI) dhe zbulimit me rreze të gjatë (zgjerimi i fuqisë në > 1W), dhe të përshtatet më tej me kërkesat e perceptimit të mjediseve komplekse përmes ndezjes së koordinuar me shumë gjatësi vale dhe rregullimit inteligjent.
Koha e postimit: 08 korrik 2025