Nakikitang liwanag na nasa ilalim ng 20 femtosecondnaaayon na pinagmumulan ng pulsed laser
Kamakailan lamang, isang pangkat ng pananaliksik mula sa UK ang naglathala ng isang makabagong pag-aaral, na nag-aanunsyo na matagumpay nilang nakabuo ng isang tunable megawatt-level sub-20 femtosecond visible light na maaaring i-tunable.pinagmumulan ng pulsed laserAng pulsed laser source na ito, napakabilishibla ng laserAng sistemang ito ay may kakayahang makabuo ng mga pulso na may mga adjustable wavelength, napakaikling tagal, enerhiyang kasingtaas ng 39 nanojoules, at peak power na higit sa 2 megawatts, na nagbubukas ng mga bagong-bagong pagkakataon sa aplikasyon para sa mga larangan tulad ng ultrafast spectroscopy, biological imaging, at industrial processing.
Ang pangunahing tampok ng teknolohiyang ito ay ang kombinasyon ng dalawang makabagong pamamaraan: ang "Gain-Managed nonlinear Amplification (GMNA)" at "Resonant Dispersive Wave (RDW) emission". Noong nakaraan, upang makakuha ng ganitong high-performance tunable ultrashort pulses, karaniwang kinakailangan ang mga mahal at kumplikadong titanium-sapphire laser o optical parametric amplifier. Ang mga device na ito ay hindi lamang mahal, malaki, at mahirap panatilihin, kundi limitado rin ng mababang repetition rates at tuning ranges. Ang all-fiber solution na binuo sa pagkakataong ito ay hindi lamang lubos na nagpapadali sa arkitektura ng system kundi lubos din nitong binabawasan ang mga gastos at pagiging kumplikado. Nagbibigay-daan ito sa direktang pagbuo ng sub-20 femtosecond, na maaaring i-tunable sa 400 hanggang 700 nanometer at lampas sa high-power pulses sa mataas na repetition frequency na 4.8 MHz. Nakamit ng research team ang tagumpay na ito sa pamamagitan ng isang tumpak na dinisenyong arkitektura ng system. Una, gumamit sila ng isang ganap na polarization-preserving mode-locked ytterbium fiber oscillator batay sa nonlinear amplification ring mirror (NALM) bilang pinagmumulan ng binhi. Hindi lamang tinitiyak ng disenyong ito ang pangmatagalang katatagan ng sistema, kundi iniiwasan din nito ang problema ng pagkasira ng mga pisikal na saturated absorber. Pagkatapos ng preamplification at pulse compression, ang mga seed pulse ay ipinapasok sa yugto ng GMNA. Ginagamit ng GMNA ang self-phase modulation at longitudinal asymmetric gain distribution sa mga optical fiber upang makamit ang spectral broadening at makabuo ng mga ultrashort pulse na may halos perpektong linear chirp, na sa huli ay na-compress sa sub-40 femtoseconds sa pamamagitan ng mga grating pair. Sa yugto ng pagbuo ng RDW, gumamit ang mga mananaliksik ng mga self-designed at manufactured na nine-resonator anti-resonance hollow-core fibers. Ang ganitong uri ng optical fiber ay may napakababang loss sa pump pulse band at sa visible light region, na nagbibigay-daan sa enerhiya na mahusay na ma-convert mula sa pump patungo sa dispersed wave at maiwasan ang interference na dulot ng high-loss resonant band. Sa ilalim ng pinakamainam na mga kondisyon, ang enerhiya ng dispersion wave pulse na output ng sistema ay maaaring umabot sa 39 nanojoules, ang pinakamaikling lapad ng pulso ay maaaring umabot sa 13 femtoseconds, ang peak power ay maaaring umabot sa 2.2 megawatts, at ang energy conversion efficiency ay maaaring umabot sa 13%. Mas kapana-panabik pa ay sa pamamagitan ng pagsasaayos ng gas pressure at mga parameter ng fiber, ang sistema ay madaling mapalawak sa ultraviolet at infrared bands, na nakakamit ang wideband tuning mula sa deep ultraviolet patungong infrared.
Ang pananaliksik na ito ay hindi lamang may malaking kahalagahan sa pundamental na larangan ng photonics, kundi nagbubukas din ng isang bagong sitwasyon para sa mga larangan ng industriya at aplikasyon. Halimbawa, sa mga larangan tulad ng multi-photon microscopy imaging, ultrafast time-resolved spectroscopy, material processing, precision medicine, at ultrafast nonlinear optics research, ang compact, episyente, at murang bagong uri ng ultrafast light source na ito ay magbibigay sa mga gumagamit ng mga walang kapantay na kagamitan at kakayahang umangkop. Lalo na sa mga sitwasyong nangangailangan ng mataas na repetition rates, peak power, at ultra-short pulses, ang teknolohiyang ito ay walang alinlangang mas mapagkumpitensya at may mas malaking potensyal sa promosyon kumpara sa tradisyonal na titanium-sapphire o optical parametric amplification systems.
Sa hinaharap, plano ng pangkat ng pananaliksik na higit pang i-optimize ang sistema, tulad ng pagsasama ng kasalukuyang arkitektura na naglalaman ng maraming free-space optical components sa mga optical fibers, o kahit na paggamit ng isang Mamyshev oscillator upang palitan ang kasalukuyang kombinasyon ng oscillator at amplifier, upang makamit ang miniaturization at integration ng sistema. Bukod pa rito, sa pamamagitan ng pag-aangkop sa iba't ibang uri ng anti-resonance fibers, pagpapakilala ng Raman active gases at frequency doubling modules, inaasahang palalawakin ang sistemang ito sa mas malawak na banda, na magbibigay ng all-fiber, wideband, ultrafast laser solutions para sa maraming larangan tulad ng ultraviolet, visible light at infrared.
Pigura 1. Eskematikong diagram ng pag-tune ng pulsed laser
Oras ng pag-post: Mayo-28-2025