Mwanga unaoonekana wa sekunde 20 za femtosecondchanzo cha leza kinachoweza kubadilishwa
Hivi majuzi, timu ya utafiti kutoka Uingereza ilichapisha utafiti bunifu, ikitangaza kwamba wamefanikiwa kutengeneza mwanga unaoonekana wa kiwango cha megawati chini ya 20 femtosecond unaoweza kubadilishwa.chanzo cha leza yenye mapigoChanzo hiki cha leza chenye mapigo, chenye kasi ya juuleza ya nyuziMfumo huu una uwezo wa kutoa mapigo yenye urefu wa mawimbi unaoweza kubadilishwa, muda mfupi sana, nishati ya juu kama nanojouli 39, na nguvu ya kilele inayozidi megawati 2, na kufungua matarajio mapya ya matumizi kwa nyanja kama vile spektroskopia ya kasi sana, upigaji picha wa kibiolojia, na usindikaji wa viwanda.
Kivutio kikuu cha teknolojia hii kiko katika mchanganyiko wa mbinu mbili za kisasa: "Upanuzi wa Upanuzi Usio wa Mstari Uliodhibitiwa na Gain-Managed (GMNA)" na "Utoaji wa Resonant Dispersive Wave (RDW)". Hapo awali, ili kupata mapigo mafupi ya ultrash short yanayoweza kubadilishwa kwa utendaji wa hali ya juu, leza za titani-yakuti au vipaza sauti vya parametric vya macho vilihitajika kwa kawaida. Vifaa hivi havikuwa vya gharama kubwa tu, vikubwa, na vigumu kutunza, lakini pia vilikuwa vimepunguzwa na viwango vya chini vya marudio na safu za urekebishaji. Suluhisho la nyuzinyuzi zote lililotengenezwa wakati huu sio tu kwamba hurahisisha usanifu wa mfumo kwa kiasi kikubwa lakini pia hupunguza gharama na ugumu sana. Inawezesha kizazi cha moja kwa moja cha femtosecond ndogo ya 20, inayoweza kubadilishwa hadi nanomita 400 hadi 700 na zaidi ya mapigo ya nguvu ya juu kwa masafa ya juu ya marudio ya 4.8 MHz. Timu ya utafiti ilifanikisha mafanikio haya kupitia usanifu wa mfumo ulioundwa kwa usahihi. Kwanza, walitumia oscillator ya nyuzinyuzi ya ytterbium inayohifadhi hali kikamilifu kulingana na kioo cha pete ya amplification isiyo ya mstari (NALM) kama chanzo cha mbegu. Muundo huu hauhakikishi tu utulivu wa muda mrefu wa mfumo, lakini pia huepuka tatizo la uharibifu wa vifyonzaji vilivyojaa kimwili. Baada ya ukuzaji wa awali na mgandamizo wa mapigo, mapigo ya mbegu huingizwa katika hatua ya GMNA. GMNA hutumia moduli ya awamu ya kujiendesha na usambazaji wa ongezeko la urefu usio na ulinganifu katika nyuzi za macho ili kufikia upanuzi wa spektrali na kutoa mapigo mafupi sana yenye mlio wa mstari karibu kamili, ambao hatimaye hubanwa hadi sekunde 40 za kike kupitia jozi za wavu. Wakati wa hatua ya kizazi cha RDW, watafiti walitumia nyuzi tisa za kuzuia resonance zenye mashimo-msingi zilizobuniwa na kutengenezwa zenye resonance tisa. Aina hii ya nyuzi za macho ina hasara ndogo sana katika bendi ya mapigo ya pampu na eneo la mwanga linaloonekana, na kuwezesha nishati kubadilishwa kwa ufanisi kutoka kwa pampu hadi wimbi lililotawanyika na kuepuka kuingiliwa kunakosababishwa na bendi ya resonant yenye hasara kubwa. Chini ya hali bora, utoaji wa nishati ya mapigo ya wimbi la utawanyiko na mfumo unaweza kufikia nanojouli 39, upana mfupi zaidi wa mapigo unaweza kufikia sekunde 13 za kike, nguvu ya kilele inaweza kuwa juu kama megawati 2.2, na ufanisi wa ubadilishaji wa nishati unaweza kuwa juu kama 13%. Kinachosisimua zaidi ni kwamba kwa kurekebisha shinikizo la gesi na vigezo vya nyuzi, mfumo unaweza kupanuliwa kwa urahisi hadi kwenye bendi za urujuanimno na infrared, na kufikia urekebishaji wa bendi pana kutoka urujuanimno wa kina hadi infrared.
Utafiti huu sio tu una umuhimu mkubwa katika uwanja wa msingi wa fotoniki, lakini pia unafungua hali mpya kwa nyanja za viwanda na matumizi. Kwa mfano, katika nyanja kama vile upigaji picha wa hadubini ya fotoni nyingi, spektroskopia iliyotatuliwa kwa wakati haraka sana, usindikaji wa nyenzo, dawa ya usahihi, na utafiti wa optiki usio wa mstari haraka sana, aina hii mpya ya chanzo cha mwanga cha kasi sana, chenye ufanisi, na cha bei nafuu itawapa watumiaji zana na unyumbufu usio wa kawaida. Hasa katika hali zinazohitaji viwango vya juu vya marudio, nguvu ya kilele na mapigo mafupi sana, teknolojia hii bila shaka ina ushindani zaidi na ina uwezo mkubwa wa kukuza ikilinganishwa na mifumo ya kitamaduni ya titani-yakuti au yakuti ya macho.
Katika siku zijazo, timu ya utafiti inapanga kuboresha zaidi mfumo, kama vile kuunganisha usanifu wa sasa unaojumuisha vipengele vingi vya macho vya nafasi huru kwenye nyuzi za macho, au hata kutumia kioscillator kimoja cha Mamyshev kuchukua nafasi ya mchanganyiko wa kioscillator cha sasa na kipaza sauti, ili kufikia uundaji mdogo na ujumuishaji wa mfumo. Kwa kuongezea, kwa kuzoea aina tofauti za nyuzi za kupambana na mwangwi, kuanzisha gesi hai za Raman na moduli za kuongeza masafa mara mbili, mfumo huu unatarajiwa kupanuliwa hadi bendi pana, kutoa suluhisho za leza zenye nyuzi zote, bendi pana, na kasi ya juu kwa nyanja nyingi kama vile urujuanimno, mwanga unaoonekana na infrared.
Mchoro 1. Mchoro wa kimfumo wa urekebishaji wa leza iliyopigwa
Muda wa chapisho: Mei-28-2025