Teknoloġija Ġdida Tgħaqqad Lejżers tal-Fibra Ta’ Tulijiet ta’ Mewġ Differenti Biex Tipproduċi Impulsi Laser Ultrashort

Riċentement, grupp ta 'riċerkaturi mid-diviżjoni tat-Teknoloġija tal-Aċċeleratur u l-Fiżika Applikata (ATAP) ta' Berkeley Lab ħabbret l-iżvilupp ta 'teknika ġdida li tista' tgħaqqad lejżers tal-fibra ta 'tul ta' mewġ differenti biex tipproduċi impulsi tal-laser ultrashort.
Dan ix-xogħol jista 'javvanza l-iżvilupp tal-pedali tal-gass tal-plażma tal-laser (LPAs), li għandhom il-potenzjal li jimbuttaw il-fruntieri tal-fiżika ta' enerġija għolja u jippermettu skoperti fix-xjenza tal-materjali, ir-riċerka tal-fużjoni u ħafna oqsma oħra.
Il-pedali tal-gass tal-plażma tal-lejżer (LPAs) jużaw impulsi intensi ta' dawl tal-laser ultraveloċi biex jaċċelleraw partiċelli ċċarġjati minn plażma b'veloċitajiet sa 1,000 darbiet aktar mgħaġġla mit-teknoloġija attwali, li jippermettu l-ħolqien ta' magni li huma aktar kompatti u b'saħħithom minn pedali tal-gass konvenzjonali, u inqas għaljin biex jinbnew u joperaw.
Bħalissa, il-biċċa l-kbira tal-pedali tal-gass tal-plażma tal-lejżer (LPAs) jużaw impulsi tal-lejżer bi frekwenzi ta 'ripetizzjoni ta' ftit hertz (Hz) biss. Madankollu, ir-realizzazzjoni tal-potenzjal sħiħ tal-LPAs teħtieġ sistemi tal-lejżer ta 'qawwa għolja li kapaċi jiġġeneraw impulsi tal-lejżer ultraqosra u ta' enerġija għolja fi frekwenzi ta 'ripetizzjoni ta' kHz jew ogħla.
Dawn il-limitazzjonijiet ipoġġu rekwiżiti eżiġenti ħafna fuq is-sistemi tal-laser li jiġġeneraw impulsi bħal dawn. Bħala riżultat, ir-riċerkatur daret għal lejżers tal-fibra, li tgħid li huma "bil-bosta l-aktar teknoloġija effiċjenti tal-laser ta 'qawwa għolja u għandhom ukoll żvilupp industrijali estensiv li jista' jiġi sfruttat fix-xogħol tagħna."
Filwaqt li l-enerġija u l-qawwa tal-impulsi ġġenerati minn lejżers tal-fibra jistgħu jiġu amplifikati billi tgħaqqad impulsi multipli fl-ispazju u l-ħin, dawn il-impulsi bħalissa huma limitati għal madwar 100 femtoseconds (fs), li mhux biżżejjed biex issuq pedali tal-gass tal-plażma tal-laser (LPAs).
Ix-xjentisti ta 'riċerka fiċ-Ċentru BELLA, parti minn ATAP, jispjegaw, "Filwaqt li s-sistemi tal-laser tal-fibra jipprovdu l-ogħla effiċjenzi tal-enerġija elettro-ottika - l-ispettru ta' impulsi tal-laser ultrashort amplifikati f'dawn is-sistemi jonqos."
"Meta l-impulsi tal-lejżer jiġu amplifikati b'dan il-mod, it-tidjiq tal-qligħ huwa effett fundamentali; iktar ma jkun idjaq l-ispettru tal-polz, iktar ikun itwal it-tul. Bħala riżultat, huwa ta 'sfida ħafna għal lejżers tal-fibra ta' qawwa għolja biex jiġġeneraw impulsi iqsar minn 100 sekondi."
Madankollu, billi tgħaqqad b'mod spettrali impulsi multipli tal-lejżer li joperaw f'meded ta 'wavelength adjaċenti, it-tim (inkluż Qiang Du ta' l-Inġinerija u Dan Wang u Russell Wilcox ta 'ATAP) kiseb spettru kombinat ultra-wisa' kapaċi jappoġġa impulsi qosra ħafna ta 'għexieren ta' sekondi.
Biex iżidu l-bandwidth u jiġġeneraw impulsi ta 'għexieren ta' sekondi, ir-riċerkaturi l-ewwel użaw oxxillatur mode-locked u amplifikatur tal-fibra drogat bl-ytterbju (YDFA) biex jiġġeneraw 120-sekonda impulsi b'rata ta 'ripetizzjoni ta' 100 MHz. Ġew mibgħuta f'fibra tal-kristall fotonika, u l-ispettru ta 'dawn il-polz tal-lejżer kiber minn 27 nanometru (nm) għal 90 nm.
Imbagħad użaw mera dikroika, li tippermetti li l-impulsi tal-lejżer jiġu separati jew magħquda mingħajr telf sinifikanti ta 'intensità, u b'hekk jaqsmu l-impulsi spettrali. Imbagħad intbagħtu lil żewġ shapers tal-polz biex jiffurmaw l-intensità u l-fażi tal-ispettri tal-polz rispettivi. Meta l-impulsi riflessi jintbagħtu lill-ewwel shaper, il-polz emessi huma amplifikati mill-YDFA, il-polz huma ffurmati mit-tieni shaper, u aktar maqsuma minn mera dichroic oħra. It-tliet impulsi chirped mill-laser tal-fibra huma mbagħad amplifikati u kkombinati mill-ġdid bl-użu ta 'mirja dichroic addizzjonali.
Dan l-ispettru ultra-broadband magħqud mal-iffurmar tal-polz sintetiku jipproduċi impulsi b'tul ta '42 sekonda biss, li huwa ħafna iqsar mill-impulsi prodotti mit-tliet kanali tal-fibra. Skont it-tim, dan huwa l-iqsar tul ta 'żmien tal-laser tal-polz miksub minn sistema tal-laser tal-fibra tal-itterbju kombinata spettralment.
Filwaqt li dan ix-xogħol wera impulsi ultraveloċi f'enerġiji baxxi s'issa, juri l-prinċipji ewlenin tal-kombinazzjoni spettrali ultrawideband u l-iffurmar tal-polz ta 'sinteżi spettrali koerenti, u jipprovdi avvanz fl-użu ta' lejżers tal-fibra biex issuq pedali tal-gass tal-plażma tal-laser (LPAs). Fil-futur, it-tim jippjana li jżid aktar stadji ta 'amplifikazzjoni u jimplimenta tekniki multidimensjonali li kapaċi jgħaqqdu lejżers tal-fibra spazjalment, temporalment u spettrali biex jiġġeneraw għexieren ta' sekondi ta 'impulsi tal-lejżer b'enerġija għolja.