Leza ya mapigo yenye kiwango cha juu cha marudio

Leza ya mapigo yenye kiwango cha juu cha marudio

Katika ulimwengu wa hadubini wa mwingiliano kati ya mwanga na maada, mapigo ya kiwango cha juu cha marudio (UHRPs) hufanya kazi kama watawala sahihi wa wakati - huzunguka kwa zaidi ya mara bilioni moja kwa sekunde (1GHz), wakikamata alama za vidole vya molekuli za seli za saratani katika upigaji picha wa spektra, wakibeba kiasi kikubwa cha data katika mawasiliano ya nyuzi za macho, na kurekebisha viwianishi vya urefu wa wimbi la nyota katika darubini. Hasa katika kuruka kwa kipimo cha kugundua cha lidar, leza za mapigo ya kiwango cha juu cha marudio ya terahertz (100-300 GHz) zimekuwa zana zenye nguvu za kupenya safu ya kuingiliana, zikibadilisha mipaka ya mtazamo wa pande tatu kwa nguvu ya ujanjaji wa anga katika kiwango cha fotoni. Kwa sasa, kutumia miundo midogo bandia, kama vile mashimo ya pete ndogo ambayo yanahitaji usahihi wa usindikaji wa nanoscale ili kutoa mchanganyiko wa mawimbi manne (FWM), ni mojawapo ya njia kuu za kupata mapigo ya macho ya kiwango cha juu cha marudio. Wanasayansi wanazingatia kutatua matatizo ya uhandisi katika usindikaji wa miundo laini sana, tatizo la kurekebisha masafa wakati wa kuanza kwa mapigo, na tatizo la ufanisi wa ubadilishaji baada ya uzalishaji wa mapigo. Mbinu nyingine ni kutumia nyuzi zisizo za mstari sana na kutumia athari ya kutokuwa na utulivu wa moduli au athari ya FWM ndani ya uwazi wa leza ili kusisimua UHRPs. Hadi sasa, bado tunahitaji "kibadilisha wakati" chenye ustadi zaidi.

Mchakato wa kuzalisha UHRP kwa kuingiza mapigo ya kasi ya juu ili kusisimua athari ya FWM inayosambaa unaelezewa kama "kuwasha kwa kasi ya juu". Tofauti na mpango wa mashimo ya mikrori bandia uliotajwa hapo juu ambao unahitaji kusukuma mara kwa mara, marekebisho sahihi ya kuzima ili kudhibiti uzalishaji wa mapigo, na matumizi ya vyombo vya habari visivyo vya mstari sana ili kupunguza kizingiti cha FWM, "kuwasha" huku kunategemea sifa za nguvu za kilele za mapigo ya kasi ya juu ili kusisimua moja kwa moja FWM, na baada ya "kuwasha", Kufikia UHRP inayojitegemea.

Mchoro 1 unaonyesha utaratibu mkuu wa kufikia upangaji wa mapigo kulingana na msisimko wa mapigo ya mbegu wa kasi ya juu wa mashimo ya pete ya nyuzinyuzi zinazotawanya. Mapigo ya mbegu fupi ya nje (kipindi T0, masafa ya marudio F) hutumika kama "chanzo cha kuwasha" ili kusisimua uwanja wa mapigo wenye nguvu nyingi ndani ya uwazi wa utawanyiko. Moduli ya kupata ndani ya seli hufanya kazi kwa ushirikiano na kiundaji cha spektra ili kubadilisha nishati ya mapigo ya mbegu kuwa mwitikio wa spektra umbo la kuchana kupitia udhibiti wa viungo katika eneo la masafa ya muda. Mchakato huu hupitia mapungufu ya kusukuma kwa kuendelea kwa jadi: mapigo ya mbegu huzima yanapofikia kizingiti cha FWM cha utawanyiko, na uwazi wa utawanyiko hudumisha hali ya kujipanga ya mapigo kupitia usawa wa nguvu wa kupata na kupoteza, huku masafa ya marudio ya mapigo yakiwa Fs (sawa na masafa ya ndani FF na kipindi T cha uwazi).

Utafiti huu pia ulifanya uthibitishaji wa kinadharia. Kulingana na vigezo vilivyotumika katika usanidi wa majaribio na kwa 1psleza ya mapigo ya haraka sanaKama sehemu ya awali, simulizi ya nambari ilifanywa kwenye mchakato wa mageuzi ya eneo la muda na masafa ya mapigo ndani ya uwazi wa leza. Ilibainika kuwa mapigo yalipitia hatua tatu: mgawanyiko wa mapigo, mtetemo wa mapigo mara kwa mara, na usambazaji sare wa mapigo katika uwazi mzima wa leza. Matokeo haya ya nambari pia yanathibitisha kikamilifu sifa za kujipanga zaleza ya mapigo.

Kwa kuchochea athari ya mchanganyiko wa mawimbi manne ndani ya uwazi wa pete ya nyuzinyuzi kupitia kuwasha kwa mapigo ya mbegu kwa kasi ya juu, uzalishaji na matengenezo ya mapigo ya masafa ya marudio ya chini ya THZ yenye kiwango cha juu cha ultra-high (matokeo thabiti ya nguvu ya 0.5W baada ya mbegu kuzima) yalifanikiwa, na kutoa aina mpya ya chanzo cha mwanga kwa uwanja wa lidar: Urejelezaji wake wa kiwango cha chini cha THZ unaweza kuongeza azimio la wingu la nukta hadi kiwango cha milimita. Kipengele cha mapigo kinachojiendeleza hupunguza kwa kiasi kikubwa matumizi ya nishati ya mfumo. Muundo wa nyuzinyuzi zote huhakikisha uendeshaji wa utulivu wa hali ya juu katika bendi ya usalama wa macho ya 1.5 μm. Kwa kuangalia siku zijazo, teknolojia hii inatarajiwa kuendesha mageuko ya lidar iliyowekwa kwenye gari kuelekea upunguzaji mdogo (kulingana na vichujio vidogo vya MZI) na ugunduzi wa masafa marefu (upanuzi wa nguvu hadi > 1W), na kuzoea zaidi mahitaji ya utambuzi wa mazingira tata kupitia kuwasha kwa uratibu wa urefu wa mawimbi mengi na udhibiti wa akili.