Ultra-errepikapen-tasa handiko laser pultsatua
Argiaren eta materiaren arteko elkarrekintzaren mundu mikroskopikoan, errepikapen-tasa ultra-altuko pultsuek (UHRP) denboraren erregela zehatz gisa jokatzen dute: segundoko mila milioi aldiz baino gehiago oszilatzen dute (1 GHz), minbizi-zelulen hatz-markak atzematen dituzte irudi espektraletan, datu kopuru handiak garraiatzen dituzte zuntz optikoko komunikazioan eta izarren uhin-luzeraren koordenatuak kalibratzen dituzte teleskopioetan. Batez ere lidarraren detekzio-dimentsioaren jauzian, terahertzeko errepikapen-tasa ultra-altuko pultsu-laserrak (100-300 GHz) tresna indartsu bihurtzen ari dira interferentzia-geruza zeharkatzeko, hiru dimentsioko pertzepzioaren mugak birmoldatuz fotoi-mailan espazio-tenporalaren manipulazio-ahalmenarekin. Gaur egun, mikroegitura artifizialak erabiltzea, hala nola nanoeskalako prozesatzeko zehaztasuna behar duten mikro-eraztun-barrunbeak, lau uhinen nahasketa (FWM) sortzeko, errepikapen-tasa ultra-altuko pultsu optikoak lortzeko metodo nagusietako bat da. Zientzialariak egitura ultrafinen prozesamenduan dauden ingeniaritza-arazoak, pultsuaren hasierako maiztasun-sintonizazio arazoa eta pultsuak sortu ondoren bihurketa-eraginkortasunaren arazoa konpontzen ari dira. Beste ikuspegi bat zuntz oso ez-linealak erabiltzea da eta laser barrunbearen barrunbeko modulazio-ezegonkortasun efektua edo FWM efektua erabiltzea UHRPak kitzikatzeko. Orain arte, oraindik "denbora-moldatzaile" trebeago bat behar dugu.
FWM efektu disipatiboa kitzikatzeko pultsu ultra-azkarrak injektatuz UHRP sortzeko prozesua "pizte ultra-azkarra" bezala deskribatzen da. Aipatutako mikroeraztun artifizialen barrunbe-eskemaren desberdina, zeinak ponpaketa jarraitua, desintonizazioaren doikuntza zehatza pultsuen sorrera kontrolatzeko eta FWM atalasea jaisteko euskarri oso ez-linealak erabiltzea eskatzen baitu, "pizte" hau pultsu ultra-azkarrei potentzia maximoaren ezaugarrietan oinarritzen da FWM zuzenean kitzikatzeko, eta "piztea itzali ondoren", UHRP auto-iraunkorra lortzeko.
1. irudiak pultsuen autoantolaketa lortzeko mekanismo nagusia erakusten du, zuntz eraztun barrunbe disipatiboen hazi-pultsuen kitzikapen ultra-azkarrean oinarrituta. Kanpotik injektatutako hazi-pultsu ultra-laburra (T0 periodoa, F errepikapen-maiztasuna) "pizte-iturri" gisa balio du disipazio-barrunbearen barruan potentzia handiko pultsu-eremu bat kitzikatzeko. Zelula barneko irabazi-moduluak espektro-moldatzailearekin sinergian lan egiten du hazi-pultsuaren energia orrazi-formako erantzun espektral bihurtzeko, denbora-maiztasun domeinuko erregulazio bateratuaren bidez. Prozesu honek ponpaketa jarraitu tradizionalaren mugak hausten ditu: hazi-pultsua itzaltzen da disipazio-FWM atalasea iristen denean, eta disipazio-barrunbeak pultsuaren autoantolaketa-egoera mantentzen du irabaziaren eta galeraren oreka dinamikoaren bidez, pultsuen errepikapen-maiztasuna Fs izanik (barrunbearen FF maiztasun intrintsekoari eta T periodoari dagokiona).
Ikerketa honek egiaztapen teorikoa ere egin zuen. Esperimentu-muntaketan hartutako parametroetan oinarrituta eta 1ps-rekinultra-azkarreko pultsu laserraHasierako eremu gisa, laser barrunbearen barruan pultsuaren denbora-domeinuaren eta maiztasunaren bilakaera-prozesuaren simulazio numerikoa egin zen. Ikusi zen pultsuak hiru etapa igaro zituela: pultsuaren zatiketa, pultsuaren oszilazio periodikoa eta pultsuaren banaketa uniformea laser barrunbe osoan zehar. Emaitza numeriko honek ere guztiz egiaztatzen ditu autoantolaketa-ezaugarriak.pultsu laserra.
Hazi-pultsuaren pizte ultra-azkarraren bidez zuntz-eraztun disipatiboaren barrunbean lau uhinen nahasketa-efektua eraginez, THR azpiko errepikapen-maiztasun ultra-altuko pultsuen auto-antolaketa eta mantentzea lortu da (hazia itzali ondoren 0,5W-ko potentziako irteera egonkorra) arrakastaz, lidar eremurako argi-iturri mota berri bat eskainiz: THR azpiko birmaiztasunak puntu-hodeiaren bereizmena milimetro mailara hobetu dezake. Pultsu auto-iraunkorraren funtzioak sistemaren energia-kontsumoa nabarmen murrizten du. Zuntz osoko egiturak funtzionamendu-egonkortasun handia bermatzen du 1,5 μm-ko begi-segurtasun bandan. Etorkizunari begira, teknologia honek ibilgailuetan muntatutako lidarraren bilakaera bultzatuko duela espero da, miniaturizaziorantz (MZI mikroiragazkietan oinarrituta) eta distantzia luzeko detekziorantz (potentzia-hedapena > 1W-ra), eta ingurune konplexuen pertzepzio-eskakizunetara gehiago egokituko dela uhin-luzera anitzeko pizte koordinatuaren eta erregulazio adimendunaren bidez.
Argitaratze data: 2025eko uztailak 8