Ultra-hege werhellingsfrekwinsje pulsearre laser
Yn 'e mikroskopyske wrâld fan 'e ynteraksje tusken ljocht en matearje fungearje ultra-hege werhellingsrate pulsen (UHRP's) as krekte tiidsregels - se oszillearje mear as in miljard kear per sekonde (1 GHz), fange de molekulêre fingerôfdrukken fan kankersellen yn spektrale ôfbylding, drage massive hoemannichten gegevens yn optyske glêstriedkommunikaasje, en kalibrearje de golflingtekoördinaten fan stjerren yn teleskopen. Benammen yn 'e sprong fan' e deteksjediminsje fan lidar, wurde terahertz ultra-hege werhellingsrate pulsearre lasers (100-300 GHz) krêftige ark om de ynterferinsjelaach te penetrearjen, en feroarje de grinzen fan trijediminsjonale waarnimming mei de spatiotemporele manipulaasjekrêft op fotonnivo. Op it stuit is it brûken fan keunstmjittige mikrostrukturen, lykas mikro-ringholtes dy't nanoskaalferwurkingskrektens fereaskje om fjouwer-weachmixing (FWM) te generearjen, ien fan 'e wichtichste metoaden om optyske pulsen mei ultra-hege werhellingsrate te krijen. Wittenskippers rjochtsje har op it oplossen fan 'e yngenieursproblemen yn' e ferwurking fan ultra-fijne struktueren, it frekwinsje-ôfstimmingsprobleem tidens pulsinisjaasje, en it konverzje-effisjinsjeprobleem nei pulsgeneraasje. In oare oanpak is om tige net-lineare fezels te brûken en it modulaasje-ynstabiliteitseffekt of FWM-effekt binnen de laserholte te brûken om UHRP's oan te driuwen. Oant no ta hawwe wy noch in behendiger "tiidfoarmer" nedich.
It proses fan it generearjen fan UHRP troch it ynjeksjearjen fan ultrasnelle pulsen om it dissipative FWM-effekt te stimulearjen wurdt omskreaun as "ultrasnelle ûntstekking". Oars as it hjirboppe neamde keunstmjittige mikroringholteskema dat trochgeande pompen, krekte oanpassing fan detuning fereasket om pulsgeneraasje te kontrolearjen, en gebrûk fan heul net-lineaire media om de FWM-drompel te ferleegjen, is dizze "ûntstekking" ôfhinklik fan 'e peakkrêftkarakteristiken fan ultrasnelle pulsen om FWM direkt te stimulearjen, en nei "ûntstekking út", selsstannige UHRP te berikken.
Figuer 1 yllustrearret it kearnmeganisme foar it berikken fan puls selsorganisaasje basearre op ultrasnelle siedpuls-eksitaasje fan dissipative fezelringholtes. De ekstern ynjeksjeare ultrakoarte siedpuls (perioade T0, werhellingsfrekwinsje F) tsjinnet as de "ûntstekkingsboarne" om in heech-krêft pulsfjild binnen de dissipaasjeholte te eksitearjen. De intrasellulêre fersterkingsmodule wurket yn synergie mei de spektrale foarmjouwer om de siedpuls-enerzjy om te setten yn in kamfoarmige spektrale respons troch mienskiplike regeling yn it tiid-frekwinsjedomein. Dit proses trochbrekt de beheiningen fan tradisjoneel trochgeand pompen: de siedpuls slút ôf as it de dissipaasje FWM-drompel berikt, en de dissipaasjeholte behâldt de selsorganisearjende steat fan 'e puls troch de dynamyske lykwicht fan winst en ferlies, wêrby't de pulswerhellingsfrekwinsje Fs is (oerienkommende mei de yntrinsyke frekwinsje FF en perioade T fan 'e holte).
Dizze stúdzje fierde ek teoretyske ferifikaasje út. Op basis fan 'e parameters dy't yn 'e eksperimintele opset brûkt waarden en mei in 1psultrasnelle pulslaseras it earste fjild waard numerike simulaasje útfierd op it evolúsjeproses fan it tiiddomein en de frekwinsje fan 'e puls binnen de laserholte. It waard fûn dat de puls trije stadia trochgie: pulssplitsing, periodike oscillaasje fan 'e puls, en unifoarme ferdieling fan 'e puls troch de heule laserholte. Dit numerike resultaat ferifiearret ek folslein de selsorganisearjende skaaimerken fan 'epulslaser.
Troch it triggerjen fan it fjouwer-weach mingeffekt binnen de dissipative glêstriedringholte troch ultrasnelle siedpulsûntstekking, waard de selsorganisearjende generaasje en ûnderhâld fan sub-THZ ultra-hege werhellingsfrekwinsjepulsen (stabile útfier fan 0.5W krêft nei it útskeakeljen fan it sied) mei súkses berikt, wêrtroch in nij type ljochtboarne foar it lidarfjild ûntstiet: De sub-THZ-nivo-refrekwinsje kin de puntwolkresolúsje ferbetterje nei it millimeternivo. De selsûnderhâldende pulsfunksje ferminderet it systeemenerzjyferbrûk signifikant. De folslein glêstriedstruktuer soarget foar hege stabiliteitsoperaasje yn 'e eachfeiligensband fan 1.5 μm. Mei it each op 'e takomst wurdt ferwachte dat dizze technology de evolúsje fan op in auto monteard lidar sil oandriuwe nei miniaturisaasje (basearre op MZI-mikrofilters) en deteksje op lange ôfstân (krêftútwreiding nei > 1W), en fierder oanpasse oan 'e waarnimmingseasken fan komplekse omjouwings troch multi-weachlingte koördinearre ûntstekking en yntelliginte regeling.
Pleatsingstiid: 8 july 2025