20 femtosegundo azpiko argi ikusgaiasintonizagarria den pultsatutako laser iturria
Duela gutxi, Erresuma Batuko ikerketa-talde batek ikerketa berritzaile bat argitaratu zuen, eta iragarri zuen 20 femtosegundo azpiko megawatt-mailako argi ikusgai sintonizagarri sintonizagarri bat garatu dutela arrakastaz.laser iturri pultsatuaLaser iturri pultsatzaile hau, ultra-azkarrazuntz laserraSistemak uhin-luzera sintonizagarriak, iraupen ultra-laburrekoak, 39 nanojoule-ko energiak eta 2 megawatt-etik gorako potentzia maximoa duten pultsuak sortzeko gai da, eta horrek aplikazio-aukera berriak irekitzen ditu espektroskopia ultra-azkarra, irudi biologikoa eta prozesamendu industriala bezalako arloetan.
Teknologia honen aipagarri nagusia bi metodo aurreratuen konbinazioan datza: "Irabazi-Kudeatutako Anplifikazio ez-lineala (GMNA)" eta "Uhin Dispertsio Erresonanteen (RDW) igorpena". Iraganean, errendimendu handiko pultsu ultra-labur sintonizagarriak lortzeko, titanio-zafiro laser garestiak eta konplexuak edo anplifikadore parametriko optikoak behar izaten ziren normalean. Gailu hauek ez ziren garestiak, handiak eta mantentze zailak bakarrik, baizik eta errepikapen-tasa eta sintonizazio-tarte baxuek ere mugatzen zituzten. Oraingoan garatutako zuntz-soluzioak ez du sistemaren arkitektura nabarmen sinplifikatzen bakarrik, baita kostuak eta konplexutasuna asko murrizten ere. 20 femtosegundo azpiko pultsuak zuzenean sortzea ahalbidetzen du, 400 eta 700 nanometro arteko eta haratago sintonizagarriak, potentzia handikoak, 4,8 MHz-ko errepikapen-maiztasun handian. Ikerketa-taldeak aurrerapen hau lortu zuen zehaztasunez diseinatutako sistema-arkitektura baten bidez. Lehenik eta behin, polarizazioa guztiz mantentzen duen modu-blokeatutako iterbio zuntz osziladore bat erabili zuten hazi-iturri gisa, anplifikazio-eraztun ispilu ez-linealean (NALM) oinarrituta. Diseinu honek sistemaren epe luzeko egonkortasuna bermatzeaz gain, xurgatzaile fisiko saturatuen degradazio arazoa saihestea ere ahalbidetzen du. Aurreanplifikazioaren eta pultsuen konpresioaren ondoren, hazi-pultsuak GMNA fasean sartzen dira. GMNAk auto-fase modulazioa eta irabazi-banaketa asimetriko longitudinala erabiltzen ditu zuntz optikoetan zabalera espektral bat lortzeko eta txirp lineal ia perfektua duten pultsu ultramotzak sortzeko, eta hauek, azkenean, 40 femtosegundo baino gutxiagora konprimitzen dira sare-bikoteen bidez. RDW sorkuntza-fasean, ikertzaileek eurek diseinatu eta fabrikatutako bederatzi erresonadoreko anti-erresonantziazko nukleo hutseko zuntzak erabili zituzten. Zuntz optiko mota honek galera oso txikia du ponpa-pultsu-bandan eta argi ikusgaiaren eskualdean, energia ponpatik uhin sakabanatura modu eraginkorrean bihurtzea ahalbidetuz eta galera handiko banda erresonanteak eragindako interferentziak saihestuz. Baldintza optimoetan, sistemak ematen duen dispertsio-uhinaren pultsu-energiak 39 nanojoulera irits daiteke, pultsu-zabalera laburrena 13 femtosegundora irits daiteke, potentzia maximoa 2,2 megawattekoa izan daiteke eta energia-bihurketaren eraginkortasuna % 13koa izan daiteke. Are zirraragarriagoa da gasaren presioa eta zuntz-parametroak doituz, sistema erraz hedatu daitekeela ultramore eta infragorri bandetara, banda zabaleko sintonizazioa lortuz ultramore sakonetik infragorriraino.
Ikerketa honek ez du garrantzi handia fotonikaren oinarrizko arloan bakarrik, baita egoera berri bat irekitzen du industria eta aplikazio arloetarako ere. Adibidez, mikroskopia multifotoikoen irudigintza, denbora-bereizmen ultra-azkarreko espektroskopia, materialen prozesamendua, medikuntza zehatza eta optika ez-lineal ultra-azkarreko ikerketa bezalako arloetan, argi-iturri ultra-azkarraren mota berri, trinkoa, eraginkorra eta kostu txikikoa, tresna eta malgutasun paregabeak eskainiko dizkie erabiltzaileei. Batez ere errepikapen-tasa handiak, potentzia maximoa eta pultsu ultra-laburrak behar dituzten eszenatokietan, teknologia hau, zalantzarik gabe, lehiakorragoa da eta sustapen-potentzial handiagoa du titanio-zafirozko edo anplifikazio parametriko optikoko sistema tradizionalekin alderatuta.
Etorkizunean, ikerketa-taldeak sistema gehiago optimizatzeko asmoa du, hala nola, espazio libreko hainbat osagai optiko dituen egungo arkitektura zuntz optikoetan integratzea, edo baita Mamyshev osziladore bakarra erabiltzea egungo osziladore eta anplifikadore konbinazioa ordezkatzeko, sistemaren miniaturizazioa eta integrazioa lortzeko. Gainera, erresonantzia-kontrako zuntz mota desberdinetara egokituz, Raman gas aktiboak sartuz eta maiztasuna bikoizteko moduluak sartuz, sistema hau banda zabalago batera hedatzea espero da, zuntz osoko, banda zabaleko eta ultra-azkarreko laser irtenbideak eskainiz hainbat eremutarako, hala nola ultramore, argi ikusgai eta infragorri.
1. irudia. Laser pultsatuaren doikuntzaren eskema
Argitaratze data: 2025eko maiatzaren 28a