Ultra-high repetition rate pulsed laser

Ultra-high repetition rate pulsed laser

Sa mikroskopiko nga kalibutan sa interaksyon tali sa kahayag ug butang, ang mga ultra-high repetition rate pulses (UHRPs) naglihok isip tukma nga mga magmamando sa panahon - nag-oscillate sila sa kapin sa usa ka bilyon ka beses kada segundo (1GHz), nagkuha sa mga molekular nga fingerprint sa mga selula sa kanser sa spectral imaging, nagdala sa daghang mga datos sa optical fiber nga komunikasyon, ug nag-calibrate sa mga teleskopyo sa wavelength nga mga coordinate. Ilabi na sa paglukso sa dimensyon sa detection sa lidar, ang terahertz ultra-high repetition rate pulsed lasers (100-300 GHz) nahimong gamhanan nga mga himan sa pagsulod sa interference layer, pag-usab sa mga utlanan sa three-dimensional nga panglantaw sa spatiotemporal manipulation power sa lebel sa photon. Sa pagkakaron, ang paggamit sa artipisyal nga microstructures, sama sa micro-ring cavities nga nagkinahanglan sa nanoscale processing accuracy aron makamugna og four-wave mixing (FWM), mao ang usa sa mga nag-unang pamaagi aron makakuha og ultra-high repetition rate optical pulses. Gipunting sa mga siyentipiko ang pagsulbad sa mga problema sa engineering sa pagproseso sa mga ultra-fine nga istruktura, ang problema sa frequency tuning sa panahon sa pagsugod sa pulso, ug ang problema sa kahusayan sa pagkakabig pagkahuman sa henerasyon sa pulso. Ang laing paagi mao ang paggamit ug mga nonlinear fibers ug gamiton ang modulation instability effect o FWM effect sulod sa laser cavity aron mapukaw ang UHRPs. Sa pagkakaron, nagkinahanglan pa kita og mas hawod nga “time shaper”.

Ang proseso sa pagmugna sa UHRP pinaagi sa pag-inject sa mga ultrafast pulse aron mapukaw ang dissipative FWM nga epekto gihulagway nga "ultrafast ignition". Lahi sa nahisgutan sa ibabaw nga artificial microring cavity scheme nga nanginahanglan og padayon nga pagbomba, tukma nga pag-adjust sa detuning aron makontrol ang pagmugna sa pulso, ug paggamit sa kaayo nga nonlinear nga media aron ipaubos ang FWM threshold, kini nga "ignition" nagsalig sa peak power nga mga kinaiya sa ultrafast pulses aron direktang mapukaw ang FWM, ug human sa "ignition off", Makab-ot ang UH self-sustain.

Ang Figure 1 naghulagway sa kinauyokan nga mekanismo sa pagkab-ot sa pulso sa kaugalingon nga organisasyon base sa ultrafast seed pulse excitation sa dissipative fiber ring cavities. Ang externally injected ultrashort seed pulse (period T0, repetition frequency F) nagsilbi nga "ignition source" aron mapukaw ang usa ka high-power pulse field sulod sa dissipation cavity. Ang intracellular gain module naglihok sa synergy sa spectral shaper aron ma-convert ang seed pulse energy ngadto sa comb-shaped spectral response pinaagi sa joint regulation sa time-frequency domain. Kini nga proseso molapas sa mga limitasyon sa tradisyonal nga padayon nga pagbomba: ang pulso sa binhi mohunong sa dihang moabot kini sa dissipation FWM threshold, ug ang dissipation cavity nagmintinar sa self-organizing state sa pulso pinaagi sa dinamikong balanse sa ganansya ug pagkawala, nga ang frequency repetition sa pulso mao ang Fs (katugbang sa intrinsic frequency FF ug period T sa lungag).

Kini nga pagtuon nagpahigayon usab ug theoretical verification. Pinasukad sa mga parameter nga gisagop sa eksperimento nga pag-setup ug adunay 1psultrafast pulse laserisip inisyal nga field, ang numerical simulation gihimo sa proseso sa ebolusyon sa time domain ug frequency sa pulso sulod sa laser cavity. Nakaplagan nga ang pulso miagi sa tulo ka yugto: pagbahin sa pulso, periodic oscillation sa pulso, ug pag-apod-apod sa uniporme sa pulso sa tibuok nga lungag sa laser. Kini nga numerical nga resulta hingpit usab nga nagpamatuod sa kaugalingon nga pag-organisar nga mga kinaiya sapulso laser.

Pinaagi sa pag-trigger sa four-wave mixing effect sa 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 nga output sa 0.5W nga gahum human sa pagpalong sa binhi) malampuson nga nakab-ot, nga naghatag og bag-ong matang sa kahayag nga tinubdan alang sa lidar nga natad: Kini makapauswag sa resolution point sa lebel sa THZ. lebel sa milimetro. Ang bahin nga nagpatunhay sa kaugalingon sa pulso hinungdanon nga nagpamenos sa konsumo sa enerhiya sa sistema. Ang tanan nga fiber nga istruktura nagsiguro sa taas nga kalig-on nga operasyon sa 1.5 μm eye safety band. Sa pagtan-aw sa umaabot, kini nga teknolohiya gilauman nga magdala sa ebolusyon sa lidar nga gisakyan sa sakyanan padulong sa miniaturization (base sa MZI micro-filters) ug long-range detection (pagpalapad sa kuryente ngadto sa> 1W), ug dugang nga mopahiangay sa mga kinahanglanon sa panglantaw sa komplikadong mga palibot pinaagi sa multi-wavelength coordinated ignition ug intelihenteng regulasyon.