Sehemu ya pili ya leza ya kipekee yenye kasi ya juu

Kipekeeleza ya kasi zaidisehemu ya pili

Mtawanyiko na mapigo ya moyo yanaenea: Kundi huchelewesha mtawanyiko
Mojawapo ya changamoto ngumu zaidi za kiufundi zinazokutana nazo wakati wa kutumia leza za kasi ya juu ni kudumisha muda wa mapigo mafupi sana yaliyotolewa awali naleza. Mapigo ya kasi ya juu yana uwezekano mkubwa wa kuvuruga wakati, jambo ambalo hufanya mapigo kuwa marefu zaidi. Athari hii inazidi kuwa mbaya kadri muda wa mapigo ya awali unavyopungua. Ingawa leza za kasi ya juu zinaweza kutoa mapigo kwa muda wa sekunde 50, zinaweza kuongezwa kwa wakati kwa kutumia vioo na lenzi kusambaza mapigo hadi eneo lengwa, au hata kusambaza mapigo kupitia hewa.

Upotoshaji huu wa wakati hupimwa kwa kutumia kipimo kinachoitwa ugawaji uliocheleweshwa wa kikundi (GDD), pia hujulikana kama ugawaji wa mpangilio wa pili. Kwa kweli, pia kuna masharti ya ugawaji wa mpangilio wa juu ambayo yanaweza kuathiri usambazaji wa wakati wa mapigo ya laser ya ultrafart, lakini katika utendaji, kwa kawaida inatosha kuchunguza tu athari ya GDD. GDD ni thamani inayotegemea masafa ambayo ni sawia na unene wa nyenzo fulani. Optiki za upitishaji kama vile lenzi, dirisha, na vipengele vya lengo kwa kawaida huwa na thamani chanya za GDD, ambayo inaonyesha kwamba mapigo yanapobanwa yanaweza kuipa optiki za upitishaji muda mrefu zaidi wa mapigo kuliko yale yanayotolewa namifumo ya lezaVipengele vyenye masafa ya chini (yaani, mawimbi marefu) huenea kwa kasi zaidi kuliko vipengele vyenye masafa ya juu (yaani, mawimbi mafupi). Kadri mapigo yanavyopita kwenye maada zaidi na zaidi, mawimbi kwenye mapigo yataendelea kupanuka zaidi na zaidi kwa wakati. Kwa muda mfupi wa mapigo, na kwa hivyo upana wa kipimo data, athari hii inazidishwa zaidi na inaweza kusababisha upotoshaji mkubwa wa muda wa mapigo.

Matumizi ya leza ya Ultrafast
spektroskopia
Tangu ujio wa vyanzo vya leza vya kasi ya juu, spektroscopy imekuwa mojawapo ya maeneo yao makuu ya matumizi. Kwa kupunguza muda wa mapigo hadi sekunde za kike au hata sekunde za atto, michakato ya nguvu katika fizikia, kemia na biolojia ambayo kihistoria haikuwa rahisi kuiona sasa inaweza kupatikana. Mojawapo ya michakato muhimu ni mwendo wa atomiki, na uchunguzi wa mwendo wa atomiki umeboresha uelewa wa kisayansi wa michakato ya msingi kama vile mtetemo wa molekuli, mtengano wa molekuli na uhamishaji wa nishati katika protini za usanisinuru.

upigaji picha wa kibiolojia
Leza zenye kasi ya juu zenye nguvu ya juu huunga mkono michakato isiyo ya mstari na kuboresha uwazi kwa ajili ya upigaji picha wa kibiolojia, kama vile hadubini ya fotoni nyingi. Katika mfumo wa fotoni nyingi, ili kutoa ishara isiyo ya mstari kutoka kwa chombo cha kibiolojia au shabaha ya fluorescent, fotoni mbili lazima ziingiliane katika nafasi na wakati. Utaratibu huu usio wa mstari unaboresha uwazi wa upigaji picha kwa kupunguza kwa kiasi kikubwa ishara za mwangaza wa mandharinyuma zinazoathiri masomo ya michakato ya fotoni moja. Mandharinyuma ya ishara iliyorahisishwa yanaonyeshwa. Eneo dogo la msisimko la darubini ya fotoni nyingi pia huzuia sumu ya mwangaza na hupunguza uharibifu wa sampuli.

Mchoro 1: Mfano wa mchoro wa njia ya boriti katika jaribio la darubini ya fotoni nyingi

Usindikaji wa nyenzo za leza
Vyanzo vya leza ya kasi ya juu pia vimebadilisha uchakataji mdogo wa leza na usindikaji wa nyenzo kutokana na jinsi ya kipekee ambayo mapigo mafupi ya kasi ya juu yanavyoingiliana na nyenzo. Kama ilivyotajwa hapo awali, tunapozungumzia LDT, muda wa mapigo ya kasi ya juu ni wa kasi zaidi kuliko kipimo cha muda cha usambazaji wa joto kwenye kimiani ya nyenzo. Leza za kasi ya juu hutoa eneo dogo zaidi linaloathiriwa na joto kulikoleza zenye mapigo ya sekunde nano, na kusababisha hasara ndogo za mkato na usindikaji sahihi zaidi. Kanuni hii pia inatumika kwa matumizi ya kimatibabu, ambapo usahihi ulioongezeka wa kukata kwa kutumia leza ya ultrafart husaidia kupunguza uharibifu wa tishu zinazozunguka na kuboresha uzoefu wa mgonjwa wakati wa upasuaji wa leza.

Mipigo ya Attosecond: mustakabali wa leza zenye kasi zaidi
Kadri utafiti unavyoendelea kuendeleza leza za kasi ya juu, vyanzo vipya na vilivyoboreshwa vya mwanga vyenye muda mfupi wa mapigo vinatengenezwa. Ili kupata ufahamu kuhusu michakato ya haraka ya kimwili, watafiti wengi wanazingatia uzalishaji wa mapigo ya attosecond - kama sekunde 10-18 katika safu ya urefu wa wimbi la ultraviolet (XUV). Mapigo ya attosecond huruhusu ufuatiliaji wa mwendo wa elektroni na kuboresha uelewa wetu wa muundo wa kielektroniki na mechanics ya quantum. Ingawa ujumuishaji wa leza za attosecond za XUV katika michakato ya viwanda bado haujapiga hatua kubwa, utafiti unaoendelea na maendeleo katika uwanja huo karibu hakika yatasukuma teknolojia hii nje ya maabara na kuingia katika utengenezaji, kama ilivyokuwa kwa femtosecond na picosecond.vyanzo vya leza.