अति-उच्च पुनरावृत्ति दर स्पंदित लेज़र

अति-उच्च पुनरावृत्ति दर स्पंदित लेज़र

प्रकाश और पदार्थ के बीच परस्पर क्रिया की सूक्ष्म दुनिया में, अति-उच्च पुनरावृत्ति दर स्पंद (UHRP) समय के सटीक मापक के रूप में कार्य करते हैं – वे प्रति सेकंड एक अरब से अधिक बार (1GHz) दोलन करते हैं, वर्णक्रमीय इमेजिंग में कैंसर कोशिकाओं के आणविक फिंगरप्रिंट कैप्चर करते हैं, ऑप्टिकल फाइबर संचार में भारी मात्रा में डेटा ले जाते हैं, और दूरबीनों में तारों के तरंग दैर्ध्य निर्देशांक को कैलिब्रेट करते हैं। विशेष रूप से लिडार के संसूचन आयाम की छलांग में, टेराहर्ट्ज़ अति-उच्च पुनरावृत्ति दर स्पंदित लेज़र (100-300 GHz) हस्तक्षेप परत को भेदने के लिए शक्तिशाली उपकरण बन रहे हैं, जो फोटॉन स्तर पर स्थानिक-कालिक हेरफेर शक्ति के साथ त्रि-आयामी धारणा की सीमाओं को नया आकार दे रहे हैं। वर्तमान में, कृत्रिम सूक्ष्म संरचनाओं का उपयोग, वैज्ञानिक अतिसूक्ष्म संरचनाओं के प्रसंस्करण में इंजीनियरिंग समस्याओं, पल्स आरंभीकरण के दौरान आवृत्ति ट्यूनिंग समस्या और पल्स उत्पादन के बाद रूपांतरण दक्षता समस्या के समाधान पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। एक अन्य दृष्टिकोण अत्यधिक अरैखिक तंतुओं का उपयोग करना और UHRPs को उत्तेजित करने के लिए लेज़र गुहा के भीतर मॉड्यूलेशन अस्थिरता प्रभाव या FWM प्रभाव का उपयोग करना है। अभी तक, हमें एक अधिक कुशल "समय निर्माता" की आवश्यकता है।

अपव्ययी FWM प्रभाव को उत्तेजित करने के लिए अल्ट्राफास्ट पल्स को इंजेक्ट करके UHRP उत्पन्न करने की प्रक्रिया को "अल्ट्राफास्ट इग्निशन" कहा जाता है। उपर्युक्त कृत्रिम माइक्रोरिंग कैविटी योजना से भिन्न, जिसमें पल्स उत्पादन को नियंत्रित करने के लिए निरंतर पंपिंग, डिट्यूनिंग का सटीक समायोजन और FWM सीमा को कम करने के लिए अत्यधिक अरैखिक माध्यम का उपयोग आवश्यक होता है, यह "इग्निशन" FWM को सीधे उत्तेजित करने के लिए अल्ट्राफास्ट पल्स की चरम शक्ति विशेषताओं पर निर्भर करता है, और "इग्निशन ऑफ" के बाद, आत्मनिर्भर UHRP प्राप्त करता है।

चित्र 1, क्षयकारी तंतु वलय गुहिकाओं के अति तीव्र बीज स्पंद उत्तेजन पर आधारित स्पंद स्व-संगठन प्राप्त करने की मूल क्रियाविधि को दर्शाता है। बाह्य रूप से अंतःक्षेपित अति लघु बीज स्पंद (अवधि T0, पुनरावृत्ति आवृत्ति F) क्षय गुहिका के भीतर एक उच्च-शक्ति स्पंद क्षेत्र को उत्तेजित करने के लिए "प्रज्वलन स्रोत" के रूप में कार्य करता है। अंतःकोशिकीय लाभ मॉड्यूल, स्पेक्ट्रल शेपर के साथ तालमेल में कार्य करता है और समय-आवृत्ति क्षेत्र में संयुक्त नियमन के माध्यम से बीज स्पंद ऊर्जा को एक कंघी के आकार की स्पेक्ट्रल प्रतिक्रिया में परिवर्तित करता है। यह प्रक्रिया पारंपरिक सतत पम्पिंग की सीमाओं को तोड़ती है: क्षय FWM सीमा तक पहुँचने पर बीज स्पंद बंद हो जाता है, और क्षय गुहिका लाभ और हानि के गतिशील संतुलन के माध्यम से स्पंद की स्व-संगठित अवस्था को बनाए रखती है, जिसमें स्पंद पुनरावृत्ति आवृत्ति Fs (गुहिका की आंतरिक आवृत्ति FF और अवधि T के अनुरूप) होती है।

इस अध्ययन में सैद्धांतिक सत्यापन भी किया गया। प्रायोगिक सेटअप में अपनाए गए मापदंडों और 1ps के आधार परअल्ट्राफास्ट पल्स लेजरप्रारंभिक क्षेत्र के रूप में, लेज़र गुहा के भीतर पल्स के समय क्षेत्र और आवृत्ति की विकास प्रक्रिया पर संख्यात्मक अनुकरण किया गया। यह पाया गया कि पल्स तीन चरणों से गुज़रा: पल्स विभाजन, पल्स आवधिक दोलन, और संपूर्ण लेज़र गुहा में पल्स का एकसमान वितरण। यह संख्यात्मक परिणाम लेज़र गुहा की स्व-संगठनात्मक विशेषताओं की भी पूरी तरह से पुष्टि करता है।पल्स लेजर.

अल्ट्राफास्ट सीड पल्स इग्निशन के माध्यम से अपव्ययी फाइबर रिंग गुहा के भीतर चार-तरंग मिश्रण प्रभाव को ट्रिगर करके, उप-THZ अल्ट्रा-हाई पुनरावृत्ति आवृत्ति दालों (बीज बंद होने के बाद 0.5W पावर का स्थिर आउटपुट) की स्व-संगठित पीढ़ी और रखरखाव सफलतापूर्वक प्राप्त किया गया था, जो लिडार क्षेत्र के लिए एक नए प्रकार का प्रकाश स्रोत प्रदान करता है: इसकी उप-THZ स्तर की रिफ्रेक्वेंसी मिलीमीटर स्तर तक बिंदु क्लाउड रिज़ॉल्यूशन को बढ़ा सकती है। पल्स आत्मनिर्भर सुविधा सिस्टम ऊर्जा खपत को काफी कम करती है। ऑल-फाइबर संरचना 1.5 माइक्रोन आंख सुरक्षा बैंड में उच्च स्थिरता संचालन सुनिश्चित करती है। भविष्य को देखते हुए, इस तकनीक से वाहन-माउंटेड लिडार के विकास को लघुकरण (एमजेडआई माइक्रो-फिल्टर के आधार पर) और लंबी दूरी की पहचान (