Comhcheanglaíonn Teicneolaíocht Nua Léasair Snáithín de Thonnfhaid Éagsúla Chun Pulsanna Léasair Ultraghearr a Tháirgeadh

Le déanaí, d'fhógair grúpa taighdeoirí ó rannán Teicneolaíochta Luasaire agus Fisic Fheidhmeach Berkeley Lab (ATAP) forbairt teicníc nua ar féidir leo léasair snáithíní de thonnfhaid éagsúla a chomhcheangal chun bíoga léasair ultrashort a tháirgeadh.
D'fhéadfadh an obair seo forbairt pedals gáis plasma léasair (LPAanna) a chur chun cinn, a bhfuil an cumas acu teorainneacha na fisice ardfhuinnimh a bhrú chun cinn agus fionnachtana in eolaíocht ábhar, taighde comhleá agus go leor réimsí eile a chumasú.
Úsáideann pedals gáis plasma léasair (LPAanna) bíoga dian de sholas léasair ultrafast chun cáithníní luchtaithe a luasghéarú trí phlasma ag luasanna suas le 1,000 uair níos tapúla ná an teicneolaíocht reatha, rud a chuireann ar chumas meaisíní a chruthú atá níos dlúithe agus níos cumhachtaí ná pedalanna gáis traidisiúnta, agus níos saoire le tógáil agus oibriú.
Faoi láthair, úsáideann an chuid is mó de na pedalaí gáis plasma léasair (LPAanna) bíoga léasair le minicíochtaí athrá ach cúpla hertz (Hz). Chun lánacmhainneacht LPA a bhaint amach, áfach, tá gá le córais léasair ardchumhachta atá in ann bíoga léasair ultrashorta, ardfhuinnimh a ghiniúint ag minicíochtaí athrá kHz nó níos airde.
Cuireann na teorainneacha seo ceanglais an-éilitheacha ar na córais léasair a ghineann bíoga den sórt sin. Mar thoradh air sin, d'iompaigh an taighdeoir chuig léasair snáithíní, a deir sí gurb iad "an teicneolaíocht léasair ardchumhachta is éifeachtaí i bhfad agus tá forbairt thionsclaíoch fhairsing acu ar féidir leas a bhaint as inár gcuid oibre."
Cé gur féidir fuinneamh agus cumhacht na bíoga a ghineann léasair snáithíní a mhéadú trí il-bhulóga a chomhcheangal i spás agus am, tá na bíoga sin teoranta faoi láthair go dtí thart ar 100 femtoseconds (fs), rud nach leor chun pedals gáis plasma léasair (LPAanna) a thiomáint.
Míníonn eolaithe taighde ag Ionad BELLA, mar chuid de ATAP, "Cé go soláthraíonn córais léasair snáithíní na héifeachtúlachtaí cumhachta leictrea-optúla is airde - caolaítear speictream na bíoga léasair ultrashort atá méadaithe sna córais seo."
"Nuair a dhéantar bíoga léasair a aimpliú ar an mbealach seo, is éifeacht bhunúsach é caolú gnóthachain; dá cúinge speictream na bíge, is ea is faide an ré. Mar thoradh air sin, tá sé an-dúshlánach do léasair snáithíní ardchumhachta bíoga a ghiniúint níos giorra ná 100. soicind."
Mar sin féin, trí il-bhulóga léasair a chomhcheangal go speictreach ag feidhmiú i raonta tonnfhad cóngaracha, bhain an fhoireann (lena n-áirítear Qiang Du of Engineering agus Dan Wang agus Russell Wilcox ó ATAP) speictream comhcheangailte ultra-leathan amach a bhí in ann tacú le bíoga an-ghearr de na deich soicind.
Chun an bandaleithead a mhéadú agus bíoga a ghiniúint na mílte soicind ar fad, bhain na taighdeoirí úsáid as ascaltóir módghlasáilte agus aimplitheoir snáithíní ytterbium-dopáilte (YDFA) ar dtús chun 120-an dara bíoga a ghiniúint ag ráta athrá 100 MHz. Cuireadh iad isteach i snáithín criostail fótónach, agus mhéadaigh speictream na bíoga léasair seo ó 27 nanaiméadar (nm) go 90 nm.
Ansin bhain siad úsáid as scáthán déchróic, a cheadaíonn na bíoga léasair a scaradh nó a chomhcheangal gan caillteanas suntasach déine, rud a scoilteadh na bíoga go speictreach. Cuireadh ansin iad chuig dhá chruthaitheoir bíge chun déine agus céim an speictrim bíge faoi seach a mhúnlú. Nuair a sheoltar na bíoga frithchaite chuig an gcéad chruthaitheoir, déanann an YDFA na bíoga astaithe a aimpliú, foirmítear na bíoga ag an dara cruthóir, agus roinntear iad a thuilleadh ag scáthán déchróic eile. Ansin déantar na trí chuisle chirped ón léasair snáithín a aimpliú agus a athchur le chéile ag baint úsáide as scátháin déchróiceacha breise.
Táirgeann an speictream ultra-leathanbhanda seo in éineacht le múnlú bíoga sintéiseacha bíoga nach bhfuil ach 42 soicind acu, atá i bhfad níos giorra ná na bíoga a tháirgtear ag na trí chainéal snáithíní. De réir na foirne, is é seo an ré léasair bíge is giorra a fhaightear ó chóras léasair snáithín ytterbium comhcheangailte go speictreach.
Cé gur léirigh an obair seo bíoga ultrafast ar fhuinneamh íseal go dtí seo, taispeánann sé na príomhphrionsabail a bhaineann le comhcheangal speictreach ultrawideband agus múnlú bíge sintéise speictreach comhleanúnach, agus cuireann sé chun cinn in úsáid léasair snáithíní chun pedals gáis plasma léasair (LPAanna) a thiomáint. Sa todhchaí, tá sé beartaithe ag an bhfoireann céimeanna aimplithe níos mó a chur leis agus teicnící iltoiseacha a chur i bhfeidhm atá in ann léasair snáithíní a chomhcheangal go spásúil, go ham agus go speictreach chun na deich soicind de bhioga léasair ardfhuinnimh a ghiniúint.