20 dan kichik femtosekundli ko'rinadigan yorug'liksozlanishi mumkin bo'lgan impulsli lazer manbai
Yaqinda Buyuk Britaniyadan kelgan tadqiqot guruhi innovatsion tadqiqotni e'lon qildi va ular megavatt darajasidagi 20 femtosekunddan kichik ko'rinadigan yorug'likni sozlanadigan qurilmani muvaffaqiyatli ishlab chiqqanliklarini e'lon qilishdi.impulsli lazer manbaiBu impulsli lazer manbai, ultra tezkortolali lazerTizim sozlanishi mumkin bo'lgan to'lqin uzunliklari, ultra qisqa davomiylik, 39 nanojoulgacha bo'lgan energiya va 2 megavattdan yuqori cho'qqi quvvatiga ega impulslarni yaratishga qodir, bu esa ultra tezkor spektroskopiya, biologik tasvirlash va sanoatni qayta ishlash kabi sohalar uchun yangi qo'llanilish istiqbollarini ochadi.
Ushbu texnologiyaning asosiy jihati ikkita zamonaviy usulning kombinatsiyasida yotadi: “Kuchaytirish bilan boshqariladigan chiziqli bo'lmagan kuchaytirish (GMNA)” va “Rezonansli dispersiya to'lqini (RDW) emissiyasi”. Ilgari, bunday yuqori samarali sozlanadigan ultra qisqa impulslarni olish uchun odatda qimmat va murakkab titan-safir lazerlari yoki optik parametrik kuchaytirgichlar kerak edi. Bu qurilmalar nafaqat qimmat, katta hajmli va texnik xizmat ko'rsatish qiyin, balki past takrorlash tezligi va sozlash diapazonlari bilan ham cheklangan edi. Bu safar ishlab chiqilgan to'liq tolali yechim nafaqat tizim arxitekturasini sezilarli darajada soddalashtiribgina qolmay, balki xarajatlar va murakkablikni ham sezilarli darajada kamaytiradi. Bu 4,8 MGts yuqori takrorlash chastotasida 400 dan 700 nanometrgacha va undan yuqori tezlikda sozlanishi mumkin bo'lgan 20 dan kichik femtosekundli impulslarni to'g'ridan-to'g'ri generatsiya qilish imkonini beradi. Tadqiqot guruhi bu yutuqqa aniq ishlab chiqilgan tizim arxitekturasi orqali erishdi. Birinchidan, ular boshlang'ich manba sifatida chiziqli bo'lmagan kuchaytirish halqa oynasiga (NALM) asoslangan to'liq polyarizatsiyani saqlovchi rejimga ega itterbiy tolali osilatordan foydalanganlar. Ushbu dizayn nafaqat tizimning uzoq muddatli barqarorligini ta'minlaydi, balki jismoniy to'yingan yutgichlarning degradatsiya muammosidan ham qochadi. Oldindan kuchaytirish va impulslarni siqishdan so'ng, urug' impulslari GMNA bosqichiga kiritiladi. GMNA spektral kengayishga erishish va deyarli mukammal chiziqli chirp bilan ultra qisqa impulslarni yaratish uchun optik tolalarda o'z-o'zidan fazali modulyatsiya va uzunlamasına assimetrik daromad taqsimotidan foydalanadi, ular oxir-oqibat panjara juftlari orqali 40 femtosekundgacha siqiladi. RDW generatsiya bosqichida tadqiqotchilar o'zlari ishlab chiqqan va ishlab chiqargan to'qqiz rezonatorli antirezonansli ichi bo'sh yadroli tolalardan foydalanishdi. Ushbu turdagi optik tola nasos impuls diapazonida va ko'rinadigan yorug'lik mintaqasida juda past yo'qotishga ega, bu esa energiyani nasosdan tarqalgan to'lqinga samarali aylantirish imkonini beradi va yuqori yo'qotishli rezonans diapazoni keltirib chiqaradigan shovqinni oldini oladi. Optimal sharoitlarda tizim tomonidan chiqariladigan dispersiya to'lqini impuls energiyasi 39 nanojoulga, eng qisqa impuls kengligi 13 femtosekundga, eng yuqori quvvat 2,2 megavattgacha va energiyani konvertatsiya qilish samaradorligi 13% gacha yetishi mumkin. Bundan ham hayajonli tomoni shundaki, gaz bosimi va optik tola parametrlarini sozlash orqali tizimni ultrabinafsha va infraqizil diapazonlarga osongina kengaytirish, chuqur ultrabinafshadan infraqizilgacha keng polosali sozlashga erishish mumkin.
Ushbu tadqiqot nafaqat fotonikaning fundamental sohasida muhim ahamiyatga ega, balki sanoat va amaliy sohalar uchun ham yangi imkoniyatlar ochadi. Masalan, ko'p fotonli mikroskopiya tasvirlash, ultra tezkor vaqt bilan aniqlangan spektroskopiya, materiallarni qayta ishlash, aniq tibbiyot va ultra tezkor nochiziqli optika tadqiqotlari kabi sohalarda ushbu ixcham, samarali va arzon yangi turdagi ultra tezkor yorug'lik manbai foydalanuvchilarga misli ko'rilmagan vositalar va moslashuvchanlikni taqdim etadi. Ayniqsa, yuqori takrorlash tezligi, eng yuqori quvvat va ultra qisqa impulslarni talab qiladigan stsenariylarda, bu texnologiya shubhasiz raqobatbardoshroq va an'anaviy titan-safir yoki optik parametrik kuchaytirish tizimlariga nisbatan katta targ'ibot salohiyatiga ega.
Kelajakda tadqiqot guruhi tizimni yanada optimallashtirishni rejalashtirmoqda, masalan, bir nechta bo'sh joyli optik komponentlarni o'z ichiga olgan mavjud arxitekturani optik tolalarga integratsiya qilish yoki hatto tizimni miniatyuralash va integratsiyalashga erishish uchun mavjud osilator va kuchaytirgich kombinatsiyasini almashtirish uchun bitta Mamishev osilatoridan foydalanish. Bundan tashqari, turli xil antirezonans tolalariga moslashish, Raman faol gazlari va chastotani ikki baravar oshirish modullarini joriy etish orqali ushbu tizim ultrabinafsha, ko'rinadigan yorug'lik va infraqizil kabi bir nechta sohalar uchun to'liq tolali, keng polosali, ultra tezkor lazer yechimlarini taqdim etish orqali kengroq diapazonga kengaytirilishi kutilmoqda.
1-rasm. Impulsli lazerni sozlashning sxematik diagrammasi
Nashr vaqti: 2025-yil 28-may