Golau gweladwy is-20 femtosecondffynhonnell laser pwls tiwnadwy
Yn ddiweddar, cyhoeddodd tîm ymchwil o'r DU astudiaeth arloesol, gan gyhoeddi eu bod wedi llwyddo i ddatblygu golau gweladwy lefel megawat tiwniadwy islaw 20 femtosecond.ffynhonnell laser pwls. Y ffynhonnell laser pwlsiedig hon, uwchgyflymlaser ffibrMae'r system yn gallu cynhyrchu curiadau â thonfeddi tiwniadwy, hydoedd ultra-fyr, egni mor uchel â 39 nanojoule, a phŵer brig sy'n fwy na 2 megawat, gan agor rhagolygon cymhwysiad newydd sbon ar gyfer meysydd fel sbectrosgopeg ultra-gyflym, delweddu biolegol, a phrosesu diwydiannol.
Mae uchafbwynt craidd y dechnoleg hon yn gorwedd yn y cyfuniad o ddau ddull arloesol: “Mwyhaduriad Anlinellol Rheoli Enillion (GMNA)” ac “Allyriad Tonnau Gwasgarol Atseiniol (RDW)”. Yn y gorffennol, i gael pylsau byr iawn tiwniadwy perfformiad uchel o'r fath, roedd angen laserau titaniwm-saffir neu fwyhaduron parametrig optegol drud a chymhleth fel arfer. Nid yn unig roedd y dyfeisiau hyn yn gostus, yn swmpus, ac yn anodd eu cynnal, ond roeddent hefyd yn gyfyngedig gan gyfraddau ailadrodd isel ac ystodau tiwnio. Mae'r ateb ffibr-i-law a ddatblygwyd y tro hwn nid yn unig yn symleiddio pensaernïaeth y system yn sylweddol ond hefyd yn lleihau costau a chymhlethdod yn fawr. Mae'n galluogi cynhyrchu uniongyrchol o bylsau pŵer uchel is-20 femtosecond, y gellir eu tiwnio i 400 i 700 nanometr a thu hwnt ar amledd ailadrodd uchel o 4.8 MHz. Cyflawnodd y tîm ymchwil y datblygiad arloesol hwn trwy bensaernïaeth system a gynlluniwyd yn fanwl gywir. Yn gyntaf, fe wnaethant ddefnyddio osgiliadur ffibr ytterbiwm cloi modd llawn sy'n cadw polareiddio yn seiliedig ar ddrych cylch mwyhaduriad anlinellol (NALM) fel y ffynhonnell hadau. Mae'r dyluniad hwn nid yn unig yn sicrhau sefydlogrwydd hirdymor y system, ond mae hefyd yn osgoi problem diraddio amsugnwyr dirlawn ffisegol. Ar ôl cyn-ymhelaethu a chywasgu pwls, cyflwynir y pwls hadau i gam GMNA. Mae GMNA yn defnyddio modiwleiddio hunan-gam a dosbarthiad enillion anghymesur hydredol mewn ffibrau optegol i gyflawni ehangu sbectrol a chynhyrchu pwls uwch-fer gyda chirp llinol bron yn berffaith, sy'n cael eu cywasgu yn y pen draw i is-40 femtosecond trwy barau gratio. Yn ystod cam cynhyrchu RDW, defnyddiodd ymchwilwyr ffibrau craidd gwag gwrth-gyseinio naw-gyseinio a ddyluniwyd a gynhyrchwyd ganddyn nhw eu hunain. Mae gan y math hwn o ffibr optegol golled isel iawn yn y band pwls pwmp a'r rhanbarth golau gweladwy, gan alluogi'r ynni i gael ei drawsnewid yn effeithlon o'r pwmp i'r don wasgaredig ac osgoi'r ymyrraeth a achosir gan y band atseiniol colled uchel. O dan yr amodau gorau posibl, gall allbwn ynni pwls tonnau gwasgariad y system gyrraedd 39 nanojoule, gall lled y pwls byrraf gyrraedd 13 femtoeiliad, gall y pŵer brig fod mor uchel â 2.2 megawat, a gall effeithlonrwydd trosi ynni fod mor uchel â 13%. Yn fwy cyffrous fyth yw, trwy addasu'r pwysau nwy a'r paramedrau ffibr, y gellir ymestyn y system yn hawdd i'r bandiau uwchfioled ac is-goch, gan gyflawni tiwnio band eang o uwchfioled dwfn i is-goch.
Mae'r ymchwil hon nid yn unig o bwys sylweddol ym maes sylfaenol ffotonig, ond mae hefyd yn agor sefyllfa newydd ar gyfer y meysydd diwydiannol a chymwysiadau. Er enghraifft, mewn meysydd fel delweddu microsgopeg aml-ffoton, sbectrosgopeg amser-datrysedig cyflym iawn, prosesu deunyddiau, meddygaeth fanwl, ac ymchwil opteg anlinellol cyflym iawn, bydd y math newydd cryno, effeithlon a chost isel hwn o ffynhonnell golau cyflym iawn yn darparu offer a hyblygrwydd digynsail i ddefnyddwyr. Yn enwedig mewn senarios sydd angen cyfraddau ailadrodd uchel, pŵer brig a phylsys byr iawn, mae'r dechnoleg hon yn ddiamau yn fwy cystadleuol ac mae ganddi botensial hyrwyddo mwy o'i gymharu â systemau mwyhau titaniwm-saffir traddodiadol neu baramedrig optegol.
Yn y dyfodol, mae'r tîm ymchwil yn bwriadu optimeiddio'r system ymhellach, megis integreiddio'r bensaernïaeth bresennol sy'n cynnwys nifer o gydrannau optegol gofod rhydd i mewn i ffibrau optegol, neu hyd yn oed ddefnyddio un osgiliadur Mamyshev i ddisodli'r cyfuniad presennol o osgiliadur ac ymhelaethydd, er mwyn cyflawni miniatureiddio ac integreiddio'r system. Yn ogystal, trwy addasu i wahanol fathau o ffibrau gwrth-gyseiniant, cyflwyno nwyon gweithredol Raman a modiwlau dyblu amledd, disgwylir i'r system hon gael ei hehangu i fand ehangach, gan ddarparu atebion laser uwchgyflym, band eang, holl-ffibr ar gyfer meysydd lluosog megis uwchfioled, golau gweladwy ac is-goch.
Ffigur 1. Diagram sgematig o diwnio'r laser pwlsiedig
Amser postio: Mai-28-2025