Sichtber ljocht ûnder 20 femtosekondenôfstimmbere pulsearre laserboarne
Koartlyn publisearre in ûndersyksteam út it Feriene Keninkryk in ynnovative stúdzje, wêryn't se oankundige dat se mei súkses in ynstelbere megawatt-nivo ûnder 20 femtosekonden sichtber ljocht ûntwikkele hawwe.pulsearre laserboarneDizze pulsearre laserboarne, ultrasnelglêstriedlasersysteem is by steat om pulsen te generearjen mei ynstelbere golflingten, ultrakoarte doer, enerzjy oant 39 nanojoules, en in pykfermogen fan mear as 2 megawatt, wêrtroch't nije tapassingsperspektiven iepene wurde foar fjilden lykas ultrasnelle spektroskopie, biologyske ôfbylding en yndustriële ferwurking.
It wichtichste hichtepunt fan dizze technology leit yn 'e kombinaasje fan twa baanbrekkende metoaden: "Gain-Managed nonlinear Amplification (GMNA)" en "Resonant Dispersive Wave (RDW) emission". Yn it ferline wiene djoere en komplekse titanium-saffierlasers of optyske parametryske fersterkers meastal nedich om sokke hege prestaasjes ôfstimmbere ultrakoarte pulsen te krijen. Dizze apparaten wiene net allinich djoer, grut en lestich te ûnderhâlden, mar waarden ek beheind troch lege werhellingsraten en ôfstimmingsberik. De dizze kear ûntwikkele all-fiber-oplossing ferienfâldiget net allinich de systeemarsjitektuer signifikant, mar ferminderet ek de kosten en kompleksiteit sterk. It makket de direkte generaasje fan sub-20 femtosekonden mooglik, ôfstimmber oant 400 oant 700 nanometer en fierder mei hege krêft by in hege werhellingsfrekwinsje fan 4,8 MHz. It ûndersyksteam berikte dizze trochbraak troch in presys ûntworpen systeemarsjitektuer. Earst brûkten se in folslein polarisaasjebehâldende modus-locked ytterbiumfiberoscillator basearre op net-lineare amplification ring mirror (NALM) as siedboarne. Dit ûntwerp soarget net allinich foar de stabiliteit fan it systeem op lange termyn, mar foarkomt ek it degradaasjeprobleem fan fysike verzadigde absorbers. Nei foarfersterking en pulskompresje wurde de siedpulsen ynfierd yn 'e GMNA-faze. GMNA brûkt selsfazemodulaasje en longitudinale asymmetryske fersterkingsferdieling yn optyske fezels om spektrale ferbreding te berikken en ultrakoarte pulsen te generearjen mei hast perfekte lineêre tsjirp, dy't úteinlik komprimearre wurde ta sub-40 femtosekonden fia rasterpearen. Tidens de RDW-generaasjefaze brûkten ûndersikers sels ûntwurpen en produsearre njoggen-resonator anti-resonânsje holle-kearnfezels. Dit soarte optyske fezels hat ekstreem leech ferlies yn 'e pomppulsbân en it sichtbere ljochtgebiet, wêrtroch't de enerzjy effisjint omset wurde kin fan 'e pomp nei de fersprate weach en de ynterferinsje feroarsake troch de resonante bân mei hege ferliezen foarkommen wurdt. Under optimale omstannichheden kin de enerzjyútfier fan 'e ferspriedingsweachpuls troch it systeem 39 nanojoules berikke, de koartste pulsbreedte kin 13 femtosekonden berikke, it pykfermogen kin sa heech wêze as 2,2 megawatt, en de enerzjykonverzje-effisjinsje kin sa heech wêze as 13%. Noch spannender is dat troch it oanpassen fan 'e gasdruk en glêstriedparameters it systeem maklik útwreide wurde kin nei de ultraviolette en ynfrareade bannen, wêrtroch breedbânôfstimming berikt wurdt fan djip ultraviolet nei ynfraread.
Dit ûndersyk hat net allinich in wichtige betsjutting op it fûnemintele mêd fan fotonika, mar iepenet ek in nije situaasje foar de yndustriële en tapassingsfjilden. Bygelyks, yn fjilden lykas multi-fotonmikroskopieôfbylding, ultrasnelle tiidoploste spektroskopie, materiaalferwurking, presyzjemedisinen en ultrasnelle net-lineaire optyske ûndersyk, sil dit kompakte, effisjinte en goedkeape nije type ultrasnelle ljochtboarne brûkers foarsjen fan noch nea earder sjoen ark en fleksibiliteit. Benammen yn senario's dy't hege werhellingsraten, pykfermogen en ultrakoarte pulsen fereaskje, is dizze technology sûnder mis konkurrearjender en hat in grutter promoasjepotinsjeel yn ferliking mei tradisjonele titanium-saffier of optyske parametryske fersterkingssystemen.
Yn 'e takomst is it ûndersyksteam fan plan om it systeem fierder te optimalisearjen, lykas it yntegrearjen fan 'e hjoeddeiske arsjitektuer dy't meardere frije-romte optyske komponinten befettet yn optyske fezels, of sels it brûken fan in inkele Mamyshev-oscillator om de hjoeddeiske oscillator- en fersterkerkombinaasje te ferfangen, om de miniaturisaasje en yntegraasje fan it systeem te berikken. Derneist, troch oan te passen oan ferskate soarten anty-resonânsjefezels, it yntrodusearjen fan Raman-aktive gassen en frekwinsjeferdûbelingsmodules, wurdt ferwachte dat dit systeem útwreide wurdt nei in bredere band, wêrtroch't folslein glêstried, breedbân, ultrasnelle laseroplossingen levere wurde foar meardere fjilden lykas ultraviolet, sichtber ljocht en ynfraread.
Figuer 1. Skematysk diagram fan 'e ôfstimming fan 'e pulsearre laser
Pleatsingstiid: 28 maaie 2025