Ultra-taas nga rate sa pagsubli nga pulsed laser

Ultra-taas nga rate sa pagsubli nga pulsed laser

Sa mikroskopikong kalibutan sa interaksyon tali sa kahayag ug butang, ang ultra-high repetition rate pulses (UHRPs) nagsilbing tukma nga mga magmamando sa oras - kini mo-oscillate sa kapin sa usa ka bilyon ka beses kada segundo (1GHz), nga mokuha sa mga molecular fingerprint sa mga selula sa kanser sa spectral imaging, magdala og daghang datos sa optical fiber communication, ug mo-calibrate sa mga wavelength coordinate sa mga bituon sa mga teleskopyo. Ilabi na sa paglukso sa detection dimension sa lidar, ang terahertz ultra-high repetition rate pulsed lasers (100-300 GHz) nahimong gamhanang mga himan aron makasulod sa interference layer, nga mag-usab sa mga utlanan sa three-dimensional perception gamit ang spatiotemporal manipulation power sa photon level. Sa pagkakaron, ang paggamit sa artipisyal nga microstructures, sama sa micro-ring cavities nga nanginahanglan og nanoscale processing accuracy aron makamugna og four-wave mixing (FWM), usa sa mga nag-unang pamaagi aron makakuha og ultra-high repetition rate optical pulses. Ang mga siyentista nagpunting sa pagsulbad sa mga problema sa engineering sa pagproseso sa ultra-fine structures, ang problema sa frequency tuning atol sa pulse initiation, ug ang problema sa conversion efficiency human sa pulse generation. Laing pamaagi mao ang paggamit sa mga highly nonlinear fibers ug paggamit sa modulation instability effect o FWM effect sulod sa laser cavity aron ma-excite ang UHRPs. Hangtod karon, kinahanglan pa nato ang mas hanas nga "time shaper".

Ang proseso sa pagmugna og UHRP pinaagi sa pag-inject og ultrafast pulses aron ma-excite ang dissipative FWM effect gihulagway nga "ultrafast ignition". Lahi sa nahisgutang artificial microring cavity scheme nga nagkinahanglan og padayon nga pagbomba, tukmang pag-adjust sa detuning aron makontrol ang pulse generation, ug paggamit sa highly nonlinear media aron ipaubos ang FWM threshold, kini nga "ignition" nagsalig sa peak power characteristics sa ultrafast pulses aron direktang ma-excite ang FWM, ug human sa "ignition off", makab-ot ang self-sustaining UHRP.

Ang Figure 1 nagpakita sa kinauyokan nga mekanismo sa pagkab-ot sa pulse self-organization base sa ultrafast seed pulse excitation sa dissipative fiber ring cavities. Ang externally injected ultrashort seed pulse (period T0, repetition frequency F) nagsilbing "ignition source" aron ma-excite ang usa ka high-power pulse field sulod sa dissipation cavity. Ang intracellular gain module nagtrabaho nga sinerhiya uban sa spectral shaper aron mabag-o ang seed pulse energy ngadto sa usa ka comb-shaped spectral response pinaagi sa joint regulation sa time-frequency domain. Kini nga proseso milapas sa mga limitasyon sa tradisyonal nga continuous pumping: ang seed pulse mo-shut off kung makaabot kini sa dissipation FWM threshold, ug ang dissipation cavity magmintinar sa self-organizing state sa pulse pinaagi sa dynamic balance sa gain ug loss, diin ang pulse repetition frequency kay Fs (katumbas sa intrinsic frequency FF ug period T sa cavity).

Kini nga pagtuon nagpahigayon usab og teoretikal nga beripikasyon. Base sa mga parametro nga gisagop sa eksperimental nga setup ug uban sa 1psultrapaspas nga pulso nga laserisip inisyal nga natad, gihimo ang numerical simulation sa proseso sa ebolusyon sa time domain ug frequency sa pulso sulod sa laser cavity. Nakaplagan nga ang pulso miagi sa tulo ka yugto: pulse splitting, pulse periodic oscillation, ug pulse uniform distribution sa tibuok laser cavity. Kini nga numerical nga resulta hingpit usab nga nagpamatuod sa mga kinaiya sa pag-organisar sa kaugalingon sapulso nga laser.

Pinaagi sa pag-trigger sa four-wave mixing effect sulod sa dissipative fiber ring cavity pinaagi sa ultrafast seed pulse ignition, ang self-organizing generation ug maintenance sa sub-THZ ultra-high repetition frequency pulses (stable output nga 0.5W power human mapalong ang seed) malampusong nakab-ot, nga naghatag og bag-ong klase sa light source para sa lidar field: Ang sub-THZ level refrequency niini makapausbaw sa point cloud resolution ngadto sa millimeter level. Ang pulse self-sustaining feature makapamenos pag-ayo sa system energy consumption. Ang all-fiber structure nagsiguro sa taas nga stability operation sa 1.5 μm eye safety band. Sa pagtan-aw sa umaabot, kini nga teknolohiya gilauman nga moduso sa ebolusyon sa vehicle-mounted lidar ngadto sa miniaturization (base sa MZI micro-filters) ug long-range detection (power expansion ngadto sa > 1W), ug dugang nga mopahiangay sa perception requirements sa complex environments pinaagi sa multi-wavelength coordinated ignition ug intelligent regulation.