Ofstëmmebar gepulste Laserquell fir siichtbaart Liicht ënner 20 Femtosekonnen

Siichtbaart Liicht ënner 20 Femtosekonnenofstëmmenbar Pulsatiounslaserquell

Viru kuerzem huet e Fuerschungsteam aus Groussbritannien eng innovativ Studie publizéiert, an där si bekannt ginn, datt si erfollegräich eng ofstëmmebar siichtbar Liichtquell mat engem Megawatt-Niveau vun ënner 20 Femtosekonnen entwéckelt hunn.gepulste LaserquellDës gepulste Laserquell, ultraschnellFaserlaserDëst System ass fäeg, Impulser mat ofstëmmenbare Wellelängten, ultra-kuerzen Daueren, Energien vu bis zu 39 Nanojoule an enger Spëtzeleistung vu méi wéi 2 Megawatt ze generéieren, wat nei Uwendungsperspektiven a Beräicher wéi ultraschnell Spektroskopie, biologesch Bildgebung an industriell Veraarbechtung opmécht.

Den zentralen Héichpunkt vun dëser Technologie läit an der Kombinatioun vun zwou modernen Methoden: „Gain-Managed nonlinear Amplification (GMNA)“ an „Resonant Dispersive Wave (RDW) Emission“. An der Vergaangenheet goufen normalerweis deier a komplex Titan-Saphir-Laseren oder optesch parametresch Verstärker gebraucht, fir sou performant ofstëmmeg Ultrakuerzimpulser ze kréien. Dës Apparater waren net nëmmen deier, sperreg a schwéier ze pflegen, mä och limitéiert duerch niddreg Widderhuelungsraten an Ofstëmmungsberäicher. Déi dës Kéier entwéckelt Vollfaserléisung vereinfacht net nëmmen d'Systemarchitektur däitlech, mä reduzéiert och d'Käschten an d'Komplexitéit staark. Si erméiglecht déi direkt Generatioun vun Impulser ënner 20 Femtosekonnen, déi op 400 bis 700 Nanometer a méi ofstëmmeg sinn, bei enger héijer Widderhuelungsfrequenz vu 4,8 MHz. D'Fuerschungsteam huet dësen Duerchbroch duerch eng präzis entwéckelt Systemarchitektur erreecht. Als éischt hunn si en voll polarisatiouns-erhalenden, modusgespärten Ytterbiumfaseroszillator baséiert op engem netlinearen Amplification Ring Mirror (NALM) als Somquell benotzt. Dësen Design garantéiert net nëmmen d'laangfristeg Stabilitéit vum System, mä vermeit och de Problem vun der Degradatioun vu physikalesch gesättigte Absorber. No der Virverstäerkung an der Pulskompressioun ginn d'Seedpulse an d'GMNA-Stuf agefouert. GMNA benotzt Selbstphasenmodulatioun a longitudinal asymmetresch Verstärkungsverdeelung an optesche Faseren, fir spektral Verbreedung z'erreechen an ultrakuerz Pulse mat bal perfekte lineare Chirp ze generéieren, déi schlussendlech duerch Gitterpaaren op manner wéi 40 Femtosekonnen kompriméiert ginn. Wärend der RDW-Generatiounsphase hunn d'Fuerscher selwer entwéckelt a fabrizéiert néng-resonator Anti-Resonanz-Hohlkärfaseren benotzt. Dës Zort optesch Faser huet extrem niddreg Verloschter am Pompelpulsband an am siichtbare Liichtberäich, wat et erméiglecht, d'Energie effizient vun der Pompel an déi dispergéiert Well ëmgewandelt ze ginn an d'Interferenzen ze vermeiden, déi duerch dat héichverloschtegt Resonanzband verursaacht ginn. Ënner optimale Konditioune kann d'Energie vun der Dispersiounswellenimpulsausgab vum System 39 Nanojoule erreechen, déi kierzt Pulsbreet 13 Femtosekonnen, d'Spëtzeleeschtung bis zu 2,2 Megawatt an d'Energiekonversiounseffizienz bis zu 13% erreechen. Nach méi spannend ass, datt duerch d'Upassung vum Gasdrock an de Faserparameter de System einfach op d'Ultraviolett- an Infraroutband erweidert ka ginn, wouduerch eng Breetband-Tuning vun déiwer Ultraviolett bis Infrarout erreecht ka ginn.

Dës Fuerschung huet net nëmmen eng bedeitend Bedeitung am fundamentale Beräich vun der Photonik, mee mécht och eng nei Situatioun fir d'Industrie- a Applikatiounsberäicher op. Zum Beispill, a Beräicher wéi Multiphotonenmikroskopie-Bildgebung, ultraschnell zäitopgeléist Spektroskopie, Materialveraarbechtung, Präzisiounsmedizin a Fuerschung iwwer ultraschnell netlinear Optik, wäert dës kompakt, effizient a bëlleg nei Zort vun ultraschneller Liichtquell de Benotzer mat ongehéierten Tools a Flexibilitéit bidden. Besonnesch a Szenarien, déi héich Widderhuelungsraten, Spëtzeleistung an ultrakuerz Impulser erfuerderen, ass dës Technologie ouni Zweiwel méi kompetitiv a weist e gréissert Promotiounspotenzial am Verglach mat traditionellen Titan-Saphir- oder optesche parametresche Verstärkungssystemer op.

An Zukunft plangt d'Fuerschungsteam, de System weider ze optimiséieren, zum Beispill andeems d'aktuell Architektur, déi verschidde fräiraumeg optesch Komponenten enthält, an optesch Faseren integréiert gëtt, oder souguer en eenzege Mamyshev-Oszillator benotzt gëtt fir déi aktuell Kombinatioun aus Oszillator a Verstärker z'ersetzen, fir d'Miniaturiséierung an d'Integratioun vum System z'erreechen. Zousätzlech gëtt erwaart, datt dëst System, andeems et sech un verschidden Aarte vun Antiresonanzfaseren upasst, Raman-aktiv Gaser a Frequenzverdueblungmoduler aféiert, op e méi breede Band erweidert gëtt a Vollfaser-, Breetband-, Ultraschnelllaserléisungen fir verschidde Felder wéi Ultraviolett, siichtbaart Liicht an Infrarout ubitt.

Figur 1. Schematesch Diagramm vun der Ofstëmmung vum gepulsten Laser