Seoltar Amplifier Léasair Nua: Briseann sé an Teorainn Chumhachta de 10 mBuille Watt!

Tá raon leathan d'iarratais ag léasair ultra-dian, lena n-áirítear fisic bhunúsach, slándáil náisiúnta, seirbhísí tionsclaíocha agus cúram sláinte. I bhfisic bhunúsach, tá léasair den sórt sin ina n-uirlis chumhachtach chun staidéar a dhéanamh ar fhisic léasair láidir-réimse, go háirithe i bhfoinsí radaíochta léasair-tiomáinte, luasghéarú cáithníní léasair, agus leictridinimic chandamach i bhfolús.
Ó 1-bhuille-bhata "Nova" i 1996 go dtí an 10-saoráid buille-bhata Shanghai Ultra-Thréan Léasair (SULF) in 2017 agus an 10-buille-bhata Eorpach" Bonneagar Solais Foircní-Fisic Núicléach" (ELI-NP) in 2019, buaic Tá an méadú suntasach ar chumhacht léasair mar gheall ar athrú i meán gnóthachain léasair mórchró (ó ghloine dópáilte neodimiam go tíotáiniam: criostail sapphire). Laghdaigh an t-athrú seo fad bíge na léasair ardfhuinnimh ó thart ar 500 femtoseconds (fs) go dtí thart ar 25 fs.
Mar sin féin, is cosúil go n-ardóidh léasair ultra-dian-dian-dian-tíotáiniam tíotáiniam go dtí teorainn uachtarach de 10 vata buille. Faoi láthair, le haghaidh an phlean forbartha de 10 pat-watta go 100 pat-watta, tá taighdeoirí i gcoitinne níos lú dóchasach faoi theicneolaíocht aimplithe chirped-pulse sapphire tíotáiniam, agus ina ionad sin tá sé mar aidhm acu an teicneolaíocht aimplithe paraiméadar optúil chirped-pulse atá bunaithe ar an potaisiam díotáilte. criostail neamhlíneach fosfáit déhidrigine.
Mar sin féin, cé go bhfuil ionchais iarratais maith ag an dara ceann, tugann a éifeachtacht chomhshó comhartha caidéil íseal agus easnaimh cobhsaíochta ama-speictreach-fhuinnimh dúshláin mhóra maidir le réadú agus cur i bhfeidhm léasair buille-bhata 10-100 sa todhchaí.
Ar an láimh eile, tá aimpliú pulse chirped sapphire tíotáiniam, teicneolaíocht aibí atá tar éis léasair 10 gigawatt amháin a thógáil cheana féin sa tSín agus san Eoraip faoi seach, fós ag cumas mór sa chéad chéim eile d'fhorbairt léasair ultra-dian ultrashort.
Tíotáiniam: Is meán gnóthachan léasair leathanbhanda ar leibhéal fuinnimh iad criostail sapphire. Le linn an phróisis ghnóthachain, déantar an chuisle caidéil a ionsú, agus bunaítear inbhéartú leibhéal fuinnimh idir na leibhéil fuinnimh uachtaracha agus íochtaracha chun stóráil fuinnimh a bhaint amach. De réir mar a théann an chuisle comhartha tríd an criostail sapphire tíotáiniam arís agus arís eile, baintear an fuinneamh stóráilte le haghaidh aimpliú comhartha léasair. Mar sin féin, i Léasair thrasnacha seadánacha, déantar an torann astaithe spontáineach a aimpliú feadh an trastomhas criostail, ag caitheamh an fhuinnimh stóráilte agus ag laghdú an aimplithe léasair comhartha.
Is cineál oibríocht léasair gan iarraidh é Lasing Parasitic a tharlaíonn i bhfeiste léasair nó amplifier. De ghnáth is cúis leis an bhfeiniméan seo ná foirmiú neamhbheartaithe cuas léasair i gcuid éigin den taobh istigh den fheiste, rud a fhágann go bhfuil an léasair ascalaithe ag minicíocht nó modh nach dteastaíonn. Is gnách go gcuireann láithreacht léasair seadánacha bac ar oibriú léasair atá ag teastáil sa fheiste, rud a dhíghrádaíonn feidhmíocht an fheiste agus b'fhéidir fiú damáiste a dhéanamh don fheiste.
Faoi láthair, ní féidir leis an cró uasta de chriostail sapphire tíotáiniam ach tacú le léasair de 10 vata buille. Fiú amháin le criostail sapphire tíotáiniam níos mó, ní féidir aimpliú léasair a dhéanamh fós toisc go bhfásann léasú seadánacha trasnánach láidir go heaspónantúil le méadú ar mhéid criostail sapphire tíotáiniam.
Cad é an eochair chun cinn?
Chun aghaidh a thabhairt ar an dúshlán seo, ghlac na taighdeoirí le cur chuige nuálaíoch trí il-chriostail sapphire tíotáiniam a leagan le chéile go comhleanúnach.
De réir Advanced Photonics Nexus, briseann an modh tríd an 10-teorainn sconna-bhata de léasair ultra-dian-dian sapphire tíotáiniam trí mhéadú éifeachtach a dhéanamh ar thrastomhas Cró na criostail tíleála sapphire tíotáiniam ar fad agus an léasú seadánacha trasnánach a theorannú laistigh de gach ceann acu. criostail tiling.
Thug Yuxin Leng, údar comhfhreagrach an pháipéir agus taighdeoir in Institiúid Shanghai um Optaic agus Innealra Beachtais, faoi deara, “D’éirigh linn aimpliú tíotáiniam tílithe: léasú sapphire i terawatt 10 0 (.i., 0.1) a léiriú. buille-watt) córas léasair. D'úsáideamar an teicníc seo chun aimpliú léasair beagnach idéalach a bhaint amach, lena n-áirítear éifeachtacht chomhshó ard, fuinneamh cobhsaí, speictrim leathanbhanda, bíoga gearra, agus spotaí beaga fócasacha."
Tuairiscíonn a fhoireann go soláthraíonn aimpliú léasair tíotáiniam tílithe comhleanúnach: modh réasúnta simplí agus saor chun an teorainn reatha de 10 kWh a shárú. Táthar ag súil go bhfeabhsóidh an modh cumais turgnamhacha léasair ultra-dian ultrashort i bhfisic léasair láidir-réimse.
“Trí chur le tíotáiniam tíotáiniam comhleanúnach 2 × 2: aimplitheoir léasair ardfhuinnimh sapphire chuig Saoráid Léasair Ultra-Thréimhsiúil Ultra-Thréimhsiúil Shanghai (SULF) nó saoráid Fisic Núicléach Bonneagar Solais Foircní (ELI-NP) an Aontais Eorpaigh, an chumhacht léasair. a mhéadú tuilleadh ó na 10 mbuille atá ann faoi láthair go 40 vata buille, agus d'fhéadfaí an buaic-déine dírithe a mhéadú faoi fhachtóir beagnach 10 nó níos mó."