"از Picoseconds تا Attoseconds" برای دستیابی
فناوری هماهنگ سازی زمان با دقت بالا
توسعه لیزرهای پالس Ultrashort باعث شده است تا بشر بتواند دنیای مواد را در مقیاس های بسیار کوتاه بررسی و دستکاری کند ، و ترکیب دو یا حتی بیشتر لیزرهای پالس Ultrashort این توانایی را در ابعاد بیشتری غنی کرده است. هماهنگ سازی زمان با دقت بالا یک فناوری کلیدی برای تحقق کار تعاونی لیزرهای Ultrashort-pulse است. در میان تکنیک های هماهنگ سازی لیزر ، همبستگی متقابل نوری (BOC) و تداخل سنجی لیزر نقش مهمی در کنترل دقیق همگام سازی زمان و هماهنگ سازی فاز منابع لیزر چندگانه دارند. آنها پشتیبانی مهمی را برای سنتز با دقت بالا ، چند پالس و خروجی پایدار سیستم های لیزر ارائه می دهند.
تکنیک های بین همبستگی نوری متعادل به طور معمول با مخلوط کردن دو سیگنال (به عنوان مثال ، دو پالس لیزر) که در یک محیط غیرخطی تغذیه می شوند ، به تولید سیگنال های فرکانس جمع متکی هستند. این سیگنال های تولید شده سپس به یک ردیاب متعادل ارسال می شوند که با اندازه گیری تفاوت در شدت سیگنال های خروجی ، تأخیر بین دو سیگنال ورودی را تعیین می کند. تکنیک تداخل لیزر با تجزیه و تحلیل الگوی تداخل پرتو لیزر ، اطلاعات مربوط به فاز لیزر را بدست می آورد و برای کنترل و همگام سازی پرتوهای لیزر چندگانه استفاده می شود. این تکنیک نقش بسیار مهمی در همگام سازی لیزر ایفا می کند ، به خصوص در جایی که کنترل دقیق موقعیت و فاز نسبی پرتوهای لیزر مورد نیاز است.
هماهنگ سازی Picosecond برای لیزرهای Picosecond
به تازگی ، آزمایشگاه کلیدی ایالتی فیزیک لیزر قوی از موسسه ماشین آلات نوری شانگهای (SIOEM) به هماهنگ سازی Attosecond پالس های لیزر پیکوس ثانیه بر اساس سیستم هماهنگ سازی زمان مستقل ساخته شده است. Arsec Science شاخه مهمی از اپتیک و علوم لیزر Ultrafast است ، که هدف اصلی آن شناسایی و دستکاری پدیده های Ultrafast مانند Motion of Electrons است که چشم انداز جدیدی را برای درک قوانین اساسی جهان مادی فراهم می کند. به عنوان مثال ، در واکنشهای شیمیایی ، شکستن و سازماندهی مجدد پیوندهای مولکولی با حرکت ultrafast الکترونها تعیین می شود ، و مقیاس زمانی Attosecond امکان مشاهده مستقیم و دستکاری این فرآیندها را فراهم می کند. Attosecond ({1}}} ثانیه) در حال حاضر کوتاهترین واحد در مقیاس زمانی است که انسان ها می توانند دقیقاً دستکاری کنند ، و تحقق این کنترل زمان با دقت فوق العاده بالا بدون پشتیبانی از فناوری هماهنگ سازی زمان لیزر قابل دستیابی نیست. از آنجا که پالس های لیزر picosecond ({3}} s) یک منبع اصلی نور مهم برای بسیاری از آزمایشات علمی آتوسیکوند هستند ، نحوه اصلاح زمان لیزرهای پیکوس ثانیه به سطح Attosecond مبنای اطمینان از سودمندی علم Attosecond است.
نتایج در علوم و مهندسی لیزر با قدرت بالا ، شماره 6 (Hongyang Li ، Keyang Liu ، Ye Tian ، Liwei Song "منتشر شده است ،" تصحیح نوسانات زمان پایدار طولانی مدت برای یک لیزر پیکوس ثانیه با اطمینان با سطح آتوسیکوند ، "لیزر قدرت بالا SCI. ENG. ENG. 12 ، 06000EE89 (2024).
شکل 1 هماهنگ سازی لیزر Picosecond
تیم تحقیقاتی همچنین فناوری هماهنگ سازی لیزر را برای اندازه گیری و ارائه بازخورد در زمان واقعی در مورد لیزر Picosecond با صدای بلند با دقت بالا توسعه داده است ، که کنترل زمان سیستم در محدوده سطح Attosecond را کنترل می کند و قابلیت اطمینان سیستم لیزر را در حین کار طولانی مدت بهبود می بخشد. تنظیم آزمایشی در شکل 1 نشان داده شده است. تیم تحقیقاتی از تکنیک فشرده سازی پالس حفره چند گذر (MPC) ، تکنیک بین همبستگی نوری متعادل و تداخل سنجی نزدیک به میدان برای اندازه گیری زمان سنجش زمان استفاده کرده و برای تصحیح زمان واقعی Jitter. محدود کردن پهنای باند افزایش YB: YAG CRYSTAL ، عرض پالس خروجی لیزرهای حالت جامد با استفاده از این کریستال معمولاً به ترتیب چند صد femtoseconds یا حتی picoseconds است ، و فشرده سازی {10}}. 8 ps تا 95 fs با استفاده از MPC از MPC بهبودی 14.5 FS را بهبود می بخشد. MV/FS ، و زمان افزایش زمان توسط BOC تا 1.12 FS در این دقت اندازه گیری اصلاح شده است ، و نتیجه آن همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. بر اساس این ، نوسان فاز با استفاده از یک حلقه بازخورد مبتنی بر تداخل سنجی به 189 به عنوان (λ/18) RMS جبران می شود و نتایج در شکل 3 نشان داده شده است.
شکل 2 (الف) شماتیک از BOC غیر متناوب ، (ب) منحنی های متقابل برای عرض پالس {1}}. 8 PS و 95 fs. (ج) رانش زمان با بازخورد خاموش (خط خاکستری) و روشن (خط سیاه ، خط قرمز)
شکل 3 (الف) شماتیک توزیع شدت حاشیه های تداخل با (خط قرمز) و بدون رانش فاز (خط سیاه) (inset الگوی تداخل را نشان می دهد) ، (ب) BoC (خط خاکستری) و BOC با تداخل در همان زمان (خط قرمز) نتایج تصحیح زمان اصلاح وزن
خلاصه و چشم انداز
مطالعه مرتبط امکان تحقیقات علمی اساسی در مقیاس زمانی Attosecond را فراهم می کند ، که از ارزش علمی بسیار خوبی برای توسعه تصویربرداری با وضوح آتوسیکوند ، تشخیص دینامیک Ultrafast و آزمایش های پمپ-پروب است. در آینده ، دقت اندازه گیری و ثبات سیستم در قدرت بالاتر و سیستم های پالس چند لیزر پیچیده تر بهبود می یابد.
