Nuru inayoonekana ya sekunde 20 ya femtosecondtunable pulsed laser chanzo
Hivi majuzi, timu ya watafiti kutoka Uingereza ilichapisha utafiti wa kibunifu, na kutangaza kuwa wametengeneza kwa mafanikio kiwango cha megawati cha chini ya 20 femtosecond kinachoweza kusomeka cha mwanga.chanzo cha laser ya pulsed. Hii pulsed laser chanzo, ultrafastfiber lasersystem ina uwezo wa kuzalisha kunde kwa urefu wa mawimbi unaoweza kusomeka, muda mfupi zaidi, nishati inayofikia nanojoule 39, na nishati ya kilele inayozidi megawati 2, na hivyo kufungua matarajio mapya kabisa ya matumizi ya nyanja kama vile spectroscopy ya haraka zaidi, upigaji picha wa kibayolojia na usindikaji wa viwandani.
Kivutio kikuu cha teknolojia hii kiko katika mchanganyiko wa mbinu mbili za kisasa: "Ukuzaji usio na mstari unaodhibitiwa na Gain-Managed (GMNA)" na "Resonant Dispersive Wave (RDW) chafu". Hapo awali, ili kupata mipigo ya hali ya juu inayoweza kusongeshwa ya ultrashshort, leza za gharama kubwa na changamano za titan-sapphire au amplifiers za parametric za macho zilihitajika kwa kawaida. Vifaa hivi havikuwa tu vya gharama kubwa, vikubwa, na vigumu kuvitunza, bali pia vilizuiliwa na viwango vya chini vya urudiaji na safu za urekebishaji. Suluhisho la nyuzi zote zilizotengenezwa wakati huu sio tu hurahisisha usanifu wa mfumo lakini pia hupunguza sana gharama na utata. Huwezesha uzalishaji wa moja kwa moja wa sub-20 femtosecond, inayoweza kusomeka hadi nanomita 400 hadi 700 na zaidi ya mipigo ya nguvu ya juu kwa marudio ya juu ya 4.8 MHz. Timu ya utafiti ilifanikisha mafanikio haya kupitia usanifu wa mfumo ulioundwa kwa usahihi. Kwanza, walitumia oscillator ya nyuzinyuzi ya ytterbium iliyofungiwa kikamilifu-iliyohifadhi mgawanyiko kulingana na kioo cha pete cha ukuzaji kisicho na mstari (NALM) kama chanzo cha mbegu. Ubunifu huu sio tu kuhakikisha utulivu wa muda mrefu wa mfumo, lakini pia huepuka shida ya uharibifu wa vinyonyaji vilivyojaa mwili. Baada ya ukuzaji na ukandamizaji wa mapigo, mipigo ya mbegu huletwa kwenye hatua ya GMNA. GMNA hutumia urekebishaji wa awamu ya kibinafsi na usambazaji wa faida isiyolinganishwa ya longitudinal katika nyuzi za macho ili kufikia upanuzi wa taswira na kutoa mipigo mifupi mifupi yenye mlio wa laini unaokaribia kabisa, ambao hatimaye hubanwa hadi sekunde 40 za femtose kupitia jozi za grating. Wakati wa hatua ya kizazi cha RDW, watafiti walitumia nyuzi zilizoundwa kibinafsi na kutengeneza resonator tisa za msingi. Aina hii ya nyuzinyuzi za macho ina upotevu wa chini sana katika ukanda wa mapigo ya pampu na eneo la mwanga unaoonekana, kuwezesha nishati kubadilishwa kwa ufanisi kutoka kwa pampu hadi kwenye wimbi la kutawanywa na kuepuka kuingiliwa kwa mkanda wa resonant yenye hasara kubwa. Chini ya hali bora, pato la nishati ya mapigo ya wimbi la mtawanyiko na mfumo linaweza kufikia nanojoules 39, upana wa mpigo mfupi zaidi unaweza kufikia sekunde 13, nguvu ya kilele inaweza kuwa ya juu hadi megawati 2.2, na ufanisi wa ubadilishaji wa nishati unaweza kuwa juu hadi 13%. Jambo la kufurahisha zaidi ni kwamba kwa kurekebisha shinikizo la gesi na vigezo vya nyuzi, mfumo unaweza kupanuliwa kwa urahisi kwa bendi za ultraviolet na infrared, kufikia urekebishaji wa bendi pana kutoka kwa ultraviolet ya kina hadi infrared.
Utafiti huu sio tu unashikilia umuhimu mkubwa katika uwanja wa kimsingi wa picha, lakini pia unafungua hali mpya kwa nyanja za viwanda na matumizi. Kwa mfano, katika nyanja kama vile upigaji picha wa hadubini wa fotoni nyingi, taswira iliyotatuliwa kwa wakati haraka, uchakataji wa nyenzo, dawa ya usahihi, na utafiti wa haraka wa macho usio na mstari, aina hii mpya ya taa iliyoshikamana, bora na ya gharama nafuu itawapa watumiaji zana na unyumbufu ambao haujawahi kushuhudiwa. Hasa katika hali ambazo zinahitaji viwango vya juu vya kurudia, nguvu ya kilele na mipigo ya muda mfupi zaidi, teknolojia hii bila shaka ina ushindani zaidi na ina uwezo mkubwa wa kukuza ikilinganishwa na mifumo ya ukuzaji ya titanium-sapphire ya kitamaduni au macho.
Katika siku zijazo, timu ya utafiti inapanga kuboresha mfumo zaidi, kama vile kuunganisha usanifu wa sasa ambao una sehemu nyingi za nafasi ya bure kwenye nyuzi za macho, au hata kutumia oscillator moja ya Mamyshev kuchukua nafasi ya mchanganyiko wa sasa wa oscillator na amplifier, ili kufikia miniaturization na ujumuishaji wa mfumo. Kwa kuongeza, kwa kukabiliana na aina tofauti za nyuzi za kuzuia-resonance, kuanzisha gesi amilifu ya Raman na moduli za kuongeza maradufu, mfumo huu unatarajiwa kupanuliwa hadi mkanda mpana zaidi, ukitoa miyeyusho ya leza ya nyuzi zote, ukanda mpana, wa kasi zaidi kwa nyanja nyingi kama vile ultraviolet, mwanga unaoonekana na infrared.
Kielelezo 1. Mchoro wa mpangilio wa urekebishaji wa laser ya pulsed
Muda wa kutuma: Mei-28-2025