A precíziós megmunkálástól a fejlett mikroszkópig, a magasabb - energiaigény iránti igény, az ultragyors lézerek tovább növekszenek. Hagyományosan a kutatók az egyes - módú szálakra támaszkodtak ezen lézerek felépítéséhez, ám az energiatermelés alapvető fizikai korlátozásával kell szembenéznünk. A szűk keresztmetszet áttörése érdekében a multimódusú szálakhoz fordultunk, amelyek sok fénymódot képesek hordozni - Alapvetően a - - -} reteszelés (STML) néven ismert technika.
Jelentős kihívás azonban, hogy ezeket a különféle módokat a harmóniában való együttműködésben való együttélés. Legutóbbi kutatásunkban, amelyet közzétettOptikai levelek, kifejlesztettünk egy új technikát, amely lehetővé teszi számunkra, hogy pontosan és függetlenül ellenőrizzük ezeket a keresztirányú módokat, ami drámai lendületet és sokoldalúságot eredményez.
Az alapvető probléma, amellyel szembesülünk, intermodális diszperziónak nevezzük. Egy multimódusú rostban a különböző fénymódok kissé eltérő sebességgel haladnak. Ez a sebesség -eltérés miatt a lézerimpulzusok eloszlanak és elkülönülnek az időben és a térben, megakadályozva a stabil, magas - teljesítményimpulzusok képződését. A korábbi STML technikák általában egy térbeli szűrésnek nevezett módszert alkalmaztak ennek a diszperziónak a kompenzálására, de ez a megközelítés korlátozza a rögzíthető üzemmódok számát, ezáltal korlátozva a lehetséges energiatermelést.
Ennek megoldására javasoltunk egy keresztirányú módok megosztási vezérlési technikáját. Megközelítésünk egyértelmű: A Mode Multiplexer/Demultiplexer (MUX/DEMUX) nevű eszközt használjuk, hogy a kevert fényt a multimódusú szál belsejében az egyes csatornákba válasszuk, mindegyik módhoz egy. Miután elválasztottuk, kezelhetjük az egyes üzemmódok diszperzióját (azaz az utazási késleltetésre) az egyes üzemmódokhoz, pontos hosszú távú kompenzációs rost hozzáadásával az egyes csatornákhoz.
Az egyes üzemmódok optimalizálása után egy multiplexerrel rekombináljuk őket egyetlen, erőteljes és koherens sugárba. Ez a módszer elméletileg lehetővé teszi számunkra, hogy bármilyen számú módot rögzítsünk, maximalizálva a rost energia potenciálját.
A technikánkat egy - nyolc, yb - dopped, - rost, spatiotemporal, mód - zárolt lézert hajtottunk végre. A kísérleti eredmények nagyon biztatóak voltak. Négy keresztirányú módot (LP01, LP11, LP21 és LP02) egyidejűleg rögzítve egyidejűleg disszipatív szolitonimpulzusokat értünk el, 15 nJ energiával, 14,49 MHz ismétlési sebességgel.
Lényeges, hogy bebizonyítottuk, hogy a kimeneti teljesítmény skála a résztvevő üzemmódok számával. Amikor négy üzemmódot egyszerre bezártak, a lézer lejtőjének hatékonysága - annak a mérőszámnak a mérése, hogy a szivattyú teljesítményét mennyire konvertálja a - kimeneti teljesítményre, elérte a 7,9% -ot, ami több mint kétszeresére növeli az egy - üzemmód 3,79% -os hatékonyságát.
Ezenkívül technikánk példátlan - sugárzási képességeket kínál. A - reteszelésben részt vevő módok kombinációjának dinamikus kiválasztásával sikeresen generáltunk egy kvázi - lapos - felső gerendát egységes intenzitásprofildal. Ez a speciális sugár 150 MW átlagos kimeneti teljesítményt és 10,4 nj impulzus energiát ért el 3 W -os szivattyú teljesítményén. A lézerünk kiváló hosszú {- kifejezés stabilitását mutatta be, minimális középen - frekvencia sodródás 12 órás folyamatos működés után.
Összegezve, kifejlesztettünk és kísérletileg validáltunk egy új vezérlési technikát, amely legyőzi a - Scalability szűk keresztmetszetét az STML szálas lézerekben. Az egyes keresztirányú módok diszperziójának független ellenőrzésével a rendszerünk életképes utat biztosít a bármilyen számú mód szinkronizálásához és az energia kinyerésének maximalizálásához.
Hisszük, hogy ez a multi - módban a spatiotemporal dinamika ellenőrző vezérlése előkészíti az utat az ultragyors fényforrások következő generációjához, ígéretes hatásos alkalmazásokat a precíziós gyártásban, a nemlineáris mikroszkópon és az attosekondos tudományban.
Ez a történet a Science X párbeszédpanel részét képezi, ahol a kutatók beszámolhatnak a közzétett kutatási cikkeik eredményeinek. Látogasson el erre az oldalra a Science X párbeszédpanelről és a részvételről.
