Tarkkuuden koneistuksesta edistyneeseen mikroskopiaan korkeampi - tehon kysyntä, ultrasastiset laserit kasvavat edelleen. Perinteisesti tutkijat ovat luottaneet yksittäisiin - -moodikuituihin näiden laserien rakentamiseksi, mutta ne kohtaavat energiantuotannon fyysisen rajan. Tämän pullonkaulan läpi, olemme kääntyneet monimuotoisiin kuituihin, joilla voi olla monia valotiloja - olennaisesti erilaisia valonmuotoja - kerralla, tekniikka, joka tunnetaan nimellä Spatiotempporal -tila - lukitus (STML).
Näiden erilaisten moodien saaminen yhdessä harmoniassa on kuitenkin ollut merkittävä haaste. Viimeisimmässä tutkimuksessamme, julkaistuOptiikkakirjeet, olemme kehittäneet uuden tekniikan, jonka avulla voimme hallita tarkasti ja itsenäisesti jokaista näistä poikittaismuodoista, mikä johtaa laservoiman ja monipuolisuuden dramaattiseen lisääntymiseen.
Ydinongelma, jota kohtaamme, tunnetaan intermodaaliseksi dispersioksi. Monimuotoisessa kuidussa erilaiset valotilat kulkevat hiukan eri nopeudella. Tämä nopeuden epäsuhta aiheuttaa laserpulssien leviämisen ja erottamisen ajassa ja tilassa, estäen vakaan, korkean - -voiman pulssien muodostumisen. Aikaisemmissa STML -tekniikoissa käytettiin tyypillisesti menetelmää, jota kutsutaan alueelliseksi suodatukseksi tämän dispersion kompensoimiseksi, mutta tämä lähestymistapa rajoittaa niiden tilojen lukumäärää, jotka voidaan lukita toisiinsa, mikä rajoittaa potentiaalisen tehonparannuksen.
Tämän ratkaisemiseksi ehdotimme poikittaismoodien jaon ohjaustekniikkaa. Lähestymistapamme on suoraviivainen: käytämme laitetta, jota kutsutaan moodin multiplekseriksi/demultiplekseriksi (MUX/Demux), sekoitettua sädettä multimodekuidun sisällä yksittäisiksi kanaviksi, yksi jokaiselle tilalle. Kun se on erotettu, voimme hallita dispersiota (ts. Matkaviiveä) jokaiselle moodille itsenäisesti lisäämällä tarkkoja kompensoivan kuidun pituuksia jokaiseen kanavaan.
Jokaisen tilan optimoinnin jälkeen yhdistämme ne multiplekserillä yhdeksi, tehokkaaksi ja koherenttiksi säteen. Tämä menetelmä antaa teoreettisesti lukita minkä tahansa määrän tiloja maksimoimalla kuidun energiapotentiaali.
Toteutimme tekniikkamme kuvassa - kahdeksan, yb - Doped, kaikki - kuitu, spatiotemporal, tila - lukittu laser. Koetulokset olivat erittäin rohkaisevia. Lukitsemalla neljä poikittaista moodia (LP01, LP11, LP21 ja LP02) samanaikaisesti saavutimme hajoavat solitonipulssit 15 NJ: n energiaa toistotaajuudella 14,49 MHz.
Tärkeää, osoitimme, että lähtötehoa koskevat asteikot osallistuvien tilojen lukumäärällä. Kun neljä tilaa lukittiin samanaikaisesti, laserin kaltevuustehokkuus - Mitta siitä, kuinka tehokkaasti se muuntaa pumpun tehon tulostustehoon - saavutti 7,9%, mikä on yli kaksinkertainen yhden - -tilan toiminnan 3,79% tehokkuus.
Lisäksi tekniikkamme tarjoaa ennennäkemättömän säteen - muotoilumakenteet. Valitsemalla dynaamisesti tilaan osallistuvien tilojen yhdistelmä - lukitsemiseen, luotimme onnistuneesti quasi - litteä - yläpalkki yhtenäisellä intensiteettiprofiililla. Tämä erikoistunut säde saavutti keskimääräisen lähtötehon 150 mW ja yhden pulssin energiaa 10,4 NJ 3 W: n pumpun teholla. Laserimme osoitti myös erinomaista pitkää - termivakautta, minimaalisella keskuksella - taajuuden ajautuminen 12 tunnin jatkuvan toiminnan jälkeen.
Yhteenvetona voidaan todeta, että olemme kehittäneet ja kokeellisesti validoineet uuden ohjaustekniikan, joka voittaa ydintehon - skaalautuvuuden pullonkaulan STML -kuitulasereissa. Hallitsemalla itsenäisesti kunkin poikittaisen tilan dispersiota, kaaviomme tarjoaa toteuttamiskelpoisen polun minkä tahansa määrän moodien synkronointiin ja energianpoiston maksimoimiseksi.
Uskomme, että tämä moni - -tilan spatiotemporaalisen dynamiikan hallintalaite valmistaa tietä seuraavan sukupolven ultraopea valonlähde, lupaavat vaikuttavia sovelluksia tarkkuuden valmistuksessa, epälineaarisessa mikroskopiassa ja attosekunnissa tieteessä.
Tämä tarina on osa Science X -valintaikkunaa, jossa tutkijat voivat raportoida havainnot julkaistuista tutkimusartikkeleistaan. Vieraile tällä sivulla saadaksesi tietoa Science X -valintaikkunasta ja siitä, miten osallistua.
