Повер против Пулсе ширине дилема? Контролирање таласног облика од 100 ТВ Пеак Снага 4.3 ФС Суб - биполарни ласерски импулси кроз синтезу поља
Као основни алат за истраживање екстремних стања материје и ултрафаст динамичких процеса, ФемтеСецонд Ултра - кратка технологија ласерског пулса остала је резање - ивице усредсређених у модерној оптици. Недавно је међународни истраживачки тим из УМЕА универзитета у Шведској и истраживачки центар Ели Алпс у Мађарској успешно решио снагу - у традиционалном ултра-ултра ултра {- кратким ласерским системима запошљавањем побољшаног оптичког параметријског програма технологије за оптичким параметрима. Они су постигли под - два - циклус ласерских излаза са врхунском снагом од 100 ТВ и трајање импулса само 4,3 ФС. Овај рад омогућава критичну технолошку подршку за следеће науке о АттосеЦонду:- генерацији, релативистичку физику ласерске плазме и екстремне оптике. Студија, под називом "Вавеформ - контролисана поља синтеза суб - два - циклуса на нивоу 100 ТВ-а, објављена је у последњем питању природне фотонике.
Када се "најкраћи" састаје "најјачи": решавање снаге - Трговина ширином импулса -
Ултрафаст Ласерска технологија је постигла значајан напредак у последњих неколико деценија, развијајући се у два правца: с једне стране, у једној руци, који се бави вишом врхунском снагом за стварање екстремних физичких услова; С друге стране, у потрази за краћим пулсним трајањима за постизање веће временске резолуције. Физичка ограничења традиционалних ласерских система делују попут "Закона о очувању енергије": да би се постигао краћи импулси, потребна је шира спектрална пропусност ширине, али већина ласерских стицања медија има ограничену ширину опсега; Да би се постигла већа сила, потребно је дуже удаљености о амплификацији и потребно је веће складиштење енергије, што заузврат ограничава опсег компресије импулса.
У поређењу са традиционалним титанијумским ласерским системима, оптичким параметријским цирцедним пулсним амплификацијама (ОПЦА), подржава шири ширину појачања, што омогућава постизање подвртања - циклуса. Међутим, да заиста постигнемо 100 ТВ - ниво снаге, ОПЦПА технологија суочена је са бројним техничким изазовима: како постићи ефикасно средство за енергију уз одржавање Ултра - широка опсег ширине? Како осигурати дуго - појм стабилност фазе коверте за носач (ЦЕП)? Како постићи довољно висок темпорални контраст да бисте избегли пре - пулсно сметње?
У овом истраживачком раду, аутороски тим је иноветоран из два правца: кохерентан поље синтеза и побољшани ОПЦПА дизајн, систематски бави се кључним техничким изазовима као што је снага - пулсну ширину, и временски контраст који су се суочили са традиционалним ултрамним ласерима.
Кохерентна синтеза поља и побољшани ОПЦПА дизајн
Да би се генерирао под - биполар ултра - кратких импулса, прво је потребно да произведе довољно широк спектрални опсег. Тим је користио серијску кохерентну технологију синтезе поља, делили целокупни спектрални опсег (580-1020 нм) у два комплементарна подручја за одвојено појачање, а затим кохерентна синтеза. Као што је приказано на слици 1, систем Светлосног таласа тима 100 (ЛВС100) систем запошљава тројицу - Побољшану опцију Структуру ОПЦПА. Свака фаза укључује два оптичка параметрична појачала: једна пумпана за 532 нм друге хармонике хармонике, одговорна за појачавање региона Црвене светлости (700-1020 нм); и још једна пумпана трећи хармонични на 355 нМ, одговорна за појачавање плаве светлосне регије (580-700 нм). Овај дизајн постиже сегментирано појачавање, слично обуци различитих делова оркестра одвојено, осигуравајући ефикасно појачавање сваке спектралне компоненте уз одржавање фазне кохерентне између различитих фреквенцијских компоненти.
Слика 1 Подешавање ЛВС100 Побољшане ОПЦПА
Систем запошљава - фаза - одговара Борону - допед баријума Борате (ББО) као нелинеарни медијум. Истраживачки тим је прецизно контролисао фазу - усклађиван угао (Θ {= 34.54 степен за плаву светлосну регију и θ {- степен регија Црвене светлости) и не- угаони угао да би се осигурало синхронизовано појачавање светлости на различитим таласним дужинама.
Слика 2 Спектрално мерење (а) и симулација (б) еволуција у ЛВС100
Вишеструке метрике података откривају изузетне перформансе система
Екстремни пробој фокусирања и интензитета
The typical spectrum of the LWS100 on a linear scale is shown in Figure 3, with a central wavelength of 780 nm. The corresponding time intensity shown in Figure 3(b) has a full width at half maximum (FWHM) duration of 4.3 fs, equivalent to 1.67 optical cycles, thus approaching the Fourier limit within a 2–3% range. This short duration confirms coherent field synthesis from two spectral ranges at the 100 TW power level, where each range alone could only support longer pulses (>7 ФС).
Слика 3 Спектралне, временске и просторне карактеристике ЛВС100
Стабилност и контраст таласне форме
За под - двоструко - бициклистички ласерски импулси, стабилност фазе коверте за носач (ЦЕП) је критична. ЦЕП описује однос релативне фазе између носача и коверте, па чак и мањих промена могу значајно утицати на ласер - процес интеракције. Тим је усвојио пасивни ЦЕП - стабилан предњи део - Енд Дизајн, постигавши се закључавање природне фазе кроз процес генерације фреквенције разлике (ДФГ). Као што је приказано на слици 4, систем постиже ЦЕП стабилност<100 mrad at the front end, and through feedback control, the overall system CEP stability reaches an excellent level of <300 mrad. During a continuous one-hour test, the system demonstrated outstanding long-term stability, with CEP drift consistently maintained within the 2π range, providing reliable assurance for attosecond science experiments requiring extremely high phase precision.
Слика 4 Стабилност таласа и контраст ЛВС100
Друга критична метрика за висок - ласерски системи је временски контраст - интензитет интензитета између главног пулса и пре - пулса. Кроз потпуно ОПЦПА архитектуру и оптимизована изглед компонената, систем постиже временски контраст већи од 11 налога величине. Конкретно, постављањем акусте - оптичког програмабилног дисперзијских филтера (Даззлер) након првог - фаза плавог лаганог појачала, генерација параметријске флуоресценције је ефикасно потиснута, значајно побољшавајући контрастне перформансе система.
Временски супер - резолуција
Иако је трајање пулса од 4,3 ФС већ близу физичке границе, тим је такође показао потенцијал апликације Темпорал Супер- резолуција технологије. Спектрално обликовањем амплитуде и селективно уклањањем спектралних компоненти у распону од 745-825 НМ, трајање импулса је даље смањено на 3,7 ФС, постизање истинског под-4-фс пулсног излаза. Као резултат тога, највећи интензитет снаге и врхунца смањени су на 40% оригиналног пулса, али ниво снаге 25 два и даље је довољан да подржи различите спектроскопије и научне експерименте АТТОСЕЦОНД.
Слика 5: Време је Супер- резолуција користећи ЛВС100 да би се генерисала под-4 фс импулсе
Студија показује побољшани оптички параметријски појачало пулсе које пружа под - двоструко - циклус импулса са контролом таласа и ултра - релативистичан интензитет. Синтеза серијског поља омогућава робусно појачање спектра преко скоро октаве до Јоулеа - нивоа енергије. На овај начин, створен је 100 ТВ - ниво пулса са трајањем 4,3 ФС, ЦЕП стабилност и РМС стабилност испод 300 мрад. Аутор рада, професор Ласзло Веисз Универзитета у Тромвима, изјавио је: "Пробој ове технологије лежи у првом - икад комбинацији снаге 100 ТВ - бипхазијским трајањем пулса, пружајући невиђене истраживачке алате за унапређење ултра - брзе ласерске науке и вишеструких фирми, као што су физика и вишеструких фирми, пружајући се поља за ултра {{15}. нелинеарна оптика и релативистичка физика плазме. "
Истраживачки тим је приметио да ова технологија има потенцијалну скалабилност у погледу стопе понављања, пропусне ширине, трајање импулса и енергије (користећи друге нелинеарне кристале са већим бочним димензијама). У будућности, унапређењем серијског поља синтезе и технике управљања дисперзијом, може бити могуће генерисати под - циклус импулса са Петаватт Пеак Снагом.
