Le déanaí, d'fhoilsigh foireann Qiu-Shi Guo ó Ollscoil Chathair Nua-Eabhrac agus Alireza Marandi ó Institiúid Teicneolaíochta California alt dar teideal "Léasair modh-ghlas Ultrafast i niobate litiam nanophotonic" san iris Science. “Chomhcheangail an fhoireann go cliste an gnóthachan léasair ard de leathsheoltóirí III-V leis na hairíonna leictrea-optúla den scoth a bhaineann le niobate litiam scannáin tanaí agus rinne siad léasair ghlas mód-phumpáilte le leictreachas le buaicchumhacht ard cuisle trí chomhtháthú hibrideach, a bhfuil athrá ann. minicíocht 1- GHz in aice le 1065 nm, leithead cuisle optúil de 4.8 ps, fuinneamh cuisle níos mó ná 5 pJ, agus buaicchumhacht níos mó ná 0.5 pJ.pJ, agus buaicphointe cumhacht níos mó ná 0.5 W. Ina theannta sin, tá an leibhéal is airde de léasair faoi ghlas mód bainte amach ag a fhuinneamh cuisle aschuir léasair agus ag buaicchumhacht faoin ardán nanafótóinice.
Is ábhar criostail annamh saorga é ábhar criostail litiam niobate a chomhcheanglaíonn éifeachtaí piezoelectric, electro-optúla, acousto-optic, photoelastic, nonlinear, photorefractive agus léasair-ghníomhach, etc., in éineacht leis na buntáistí a bhaineann le hairíonna meicniúla cobhsaí, próiseáil éasca, friotaíocht ard teocht , friotaíocht creimeadh, foinsí flúirseach amhábhar, praghas íseal, agus éasca le fás i gcriostail mhóra, go háirithe tar éis dopants éagsúla a chur i bhfeidhm éagsúlacht airíonna speisialta a thaispeáint, is iad na hairíonna fótóinic is cuimsithí agus is cuimsithí a fuarthas go dtí seo . Is é an criostail leis na hairíonna is mó fótóinic agus na hinnéacsanna cuimsitheacha is fearr a d'aimsigh daoine go dtí seo, agus tá ionchas iarratais margaidh an-leathan aige. Mar sin, tugtar an t-ábhar "sileacain optúla" air freisin sa ré fhótónach, agus úsáidtear go forleathan é i scagairí ardfheidhmíochta, feistí leictreastatacha, stóráil holografach, taispeántais holografacha 3D, feistí optúla neamhlíneacha, agus cumarsáid chandamach optúil.
Tá léasair mhodh-ghlais in ann bíoga optúla dian, comhleanúnacha, ultrashorta a ghiniúint ar scálaí ama picosecond agus femtosecond, agus mar sin is féidir leo feidhmchláir a bhaint amach i réimsí ceannródaíocha mar optaic neamhlíneach, cloig adamhach optúla, cíora minicíochta optúla, bithíomháú, agus ríomhaireacht fhótónach. Mar sin féin, tá na míbhuntáistí a bhaineann le praghas ard, tomhaltas ardchumhachta agus méid mór ag na léasair ghlais modh traidisiúnta atá ann faoi láthair, agus táthar ag súil go mbainfidh na léasair modh-ghlas atá bunaithe ar chomhtháthú ilchineálach leathsheoltóirí III-V le ardáin nanofótónacha litiam niobate cumhacht aschuir níos airde. agus tiúnacht níos airde, agus mar sin tharraing na teicneolaíochtaí gaolmhara aird fhorleathan ó thaighdeoirí.
Ag díriú ar an mbac teicneolaíochta i réimse na léasair modh-ghlas, tá an fhoireann taighde tar éis sárú a dhéanamh ar theorannú méid na léasair traidisiúnta modh-ghlas trí mheán gnóthachan III-V agus modulator céim niobate litiam a chomhtháthú, agus thuig siad léasair mhodh-ghlasáilte. le feidhmíocht den scoth agus an méid á chrapadh go dtí an leibhéal sliseanna.
Is féidir léasair mhódghlasáilte a roinnt ina dhá mheicníocht: glasáil modh éighníomhach agus glasáil mód gníomhach. Mar a léirítear i bhFíor (A) thíos, chun modh glasála gníomhach an léasair a bhaint amach, chuir na húdair modulator céim leictreastatach bunaithe ar niobate litiam scannán tanaí taobh istigh den chuas athshondach léasair; ós rud é go n-athraíonn an t-innéacs athraonta de niobate litiam go tréimhsiúil faoin éifeacht leictreastatach, rud a fhágann go dteipeann ar na bíoga optúla staid sheasta a choinneáil taobh istigh den chuas, dhear an fhoireann taighde freisin meaitseáil mhaith idir an tréimhse ama modhnú céime agus an babhta- am turais na bíoga optúla taobh istigh den chuas, agus úsáid a bhaint as scaipeadh fhritháireamh chun dea-mheaitseáil a bhaint amach leis an tréimhse ama modhnú céime. Dá bhrí sin, ceapadh an taighde freisin chun dea-mheaitseáil a bhaint amach idir an tréimhse ama modhnú céime agus an t-am turais bhabhta den chuas optúil sa chuas, agus úsáid a bhaint as scaipeadh chun an chirp carntha a fhritháireamh, agus an caillteanas cuisle optúil a chúiteamh bunaithe ar an. gnóthachan léasair, agus ar deireadh an glasáil chéim a bhaint amach, mar a thaispeántar sna figiúirí seo a leanas (BC); taispeántar an léaráid scéimeach den léasair ar-sliseanna modh-ghlasáilte litiam niobate comhtháite san fhigiúr seo a leanas (D).
Pictiúr
Prionsabal oibriúcháin agus scéimreach feiste den léasair comhtháite modh-ghlas ar-sliseanna litiam niobate.
De réir na foirne taighde, lena bhuaicchumhacht aschuir ard agus cumas rialaithe minicíochta beacht, táthar ag súil go dtógfaidh an léasair modh-ghlas córas optúil ultrafast neamhlíne le comhtháthú iomlán ar-sliseanna, rud a fhágann go bhfíorófar cíora minicíochta optúla, foinsí solais supercontinuum agus adamhach. cloig le glasáil minicíochta iomlán. Éascóidh sé seo go mór forbairt cumarsáide optúla, íomháú leighis, tomhas beachtas, ríomhaireachta agus réimsí eile. "San bhfadtéarma, d'fhéadfadh go mbeadh feidhmchláir do-athsholáthair ag an léasair atá faoi ghlas i mód ar-sliseanna i réimsí na cumarsáide comhleanúnach, uainiú beachtas, agus tomhas beachtas."
Íomha.
Torthaí anailíse tiúnála reatha an léasair mhodh-ghlais comhtháite gníomhach
Ina theannta sin, ní féidir le léasair thraidisiúnta soladach-staid agus snáithín faoi ghlas mód atá bunaithe ar mheicníochtaí gníomhacha glasála mód ach glasáil mód a bhaint amach laistigh de raon teoranta minicíochtaí modhnú seachtracha, agus nuair a sháraíonn an minicíocht modhnú seachtrach an raon ábhartha, an t-aschur léasair optúla. caillfidh Pulse a caidreamh céim sheasta (ie, cailleann sé comhleanúnachas). Mar a léirítear san fhigiúr thuas, i gcomparáid le gnáth-léasair glasáilte mód gníomhach, tá raon mór tunable de mhinicíocht athrá bíge ag an léasair comhtháite litiam niobate ar-sliseanna atá faoi ghlas i módanna agus tá sé in ann bíoga optúla comhleanúnacha a ghiniúint sa staidéar seo. Raon minicíochta modhnú 200 MHz. Ina theannta sin, is féidir minicíocht iompróra agus minicíocht athrá bíge an léasair a athrú go suntasach trí mhinicíocht reatha caidéil nó modhnú an léasair a choigeartú. Ciallaíonn sé seo gur féidir an léasair modh-ghlas a ionramháil ar bhealaí éagsúla. Trí aiseolas beacht a rialaíonn minicíocht reatha nó modhnú caidéil an léasair, is féidir minicíocht athrá cuisle agus minicíocht iompróra an léasair a rialú go beacht, agus mar sin cíor minicíochta optúla a bhaint amach a fhéadfaidh an minicíocht a rialú go beacht, rud a bhfuil tábhacht mhór aige le haghaidh iarratais ar mhinicíocht bheacht. tomhas.
De ghnáth comhtháthaíonn léasair ghlais modh leathsheoltóra traidisiúnta an réigiún gnóthachain agus an t-ionsúire sáithithe (eilimint mhodh-ghlas) ar an sliseanna leathsheoltóra céanna. Mar gheall ar dhinimic iompróra casta an leathsheoltóra tribo-cúig, ní féidir leis an léasair giniúint cuisle ultrashort a bhaint amach ach amháin i réigiún oibriúcháin reatha caidéil faoi thiomáint an-chúng, rud nach gcuidíonn le réadú aschur léasair ardchumhachta. Mar sin féin, scaoileann an staidéar seo go hiomlán cumas aschuir ardchumhachta an leathsheoltóra tribo-cúig trí úsáid a bhaint as niobate litiam scannán tanaí mar eilimint ghníomhach glasála mód.
Bunaithe ar na hairíonna den scoth atá ag niobate litiam niobate scannáin tanaí, tá sraith torthaí bainte amach ag an bhfoireann i réimsí niobate litiam scannán tanaí, optaic chomhtháite agus optaic neamhlíneach. Mar shampla, baineadh úsáid as éifeacht optúil neamhlíneach dara hordú nanafótóinice litiam niobate scannán tanaí chun an t-aistriú uile-optúil is tapúla (46 femtoseconds), ultra-íseal-fhuinneamh (80 femtokinetic) ar ardán snáthoptaice comhtháite go dtí seo a léiriú. Ar an ardán niobate litiam tanaí-scannán, tá aimplitheoir paraiméadrach optúil réadaithe againn freisin le gnóthachan an-ard (100 dB/cm) agus bandaleithead gnóthachain an-mhór (600 nm), raon leathan oscillator paraiméadrach optúil minicíocht-intuálaithe, agus an comhbhrú chandamach is airde (4.9 dB) i réimse na snáthoptaice comhtháite go dtí seo.
Mhol Ian S. Osborne, eagarthóir Eolaíochta, an taighde: "Is teicneolaíocht cheannródaíoch san eolaíocht ultrafast iad léasair mhodh-ghlas, a chuireann ar chumas cíora minicíochta le bíoga optúla ultrashort comhleanúnacha agus spásáil bheacht. Trí mheán gnóthachan III-V a chomhtháthú le a modhnóir céime litiam niobate, bhriseamar trí shrianta méid na léasair traidisiúnta modh-ghlasáilte agus thuigeamar léasair mhodh-ghlas le feidhmíocht den scoth agus muid ag laghdú méide go dtí an scála sliseanna. réimsí cosúil le cruinneas tomhais agus speictreascópacht."
