پالس های تکراری گیگاهرتز با رنگ ها و اشکال مجزا پتانسیل جدیدی را در تصویربرداری فوق سریع و پردازش لیزری باز می کند.
تولید و شکل‌دهی پالس‌های بسیار تکراری، برای کاربردهای مختلف، از جمله عکاسی با سرعت بالا، پردازش لیزری و تولید امواج صوتی، نوید زیادی دارد. پالس های گیگاهرتز (گیگاهرتز) با فواصل ~0.01~~10 نانوثانیه به ویژه در تجسم پدیده های فوق سریع و بهبود کارایی پردازش لیزر ارزشمند هستند.
در حالی که روش‌هایی برای تولید پالس‌های انفجاری گیگاهرتز وجود دارد، چالش‌هایی مانند توان عملیاتی کم انرژی پالس، تنظیم ضعیف بازه‌های پالس و پیچیدگی سیستم‌های موجود همچنان وجود دارد. علاوه بر این، شکل دادن به مشخصات فضایی هر پالس انفجاری گیگاهرتز به دلیل پاسخ ناکافی مدولاتورهای نور فضایی محدود است.
برای مقابله با این چالش ها، تیمی از محققان از دانشگاه توکیو و دانشگاه سایتاما یک فناوری نوری نوآورانه به نام «شاتل طیف» توسعه داده اند که به طور همزمان خطوط فضایی پالس های انفجاری گیگاهرتز را تولید و شکل می دهد.
ژاپن فناوری نوری ایجاد می کند که به طور همزمان پالس های گیگاهرتز را تولید و شکل می دهد.
(منبع تصویر: دانشگاه توکیو)
این روش شامل پخش افقی پالس های فوق کوتاه از طریق یک توری پراش، با استفاده از آینه های موازی برای جداسازی فضایی پالس ها به طول موج های مختلف است. این پالس های تراز عمودی می توانند به صورت جداگانه با استفاده از یک مدولاتور نور فضایی مدوله شوند. پالس‌های مدوله‌شده به‌دست‌آمده، با تأخیرهای زمانی متفاوت در محدوده گیگاهرتز، پالس‌های گیگاهرتزی مجزای طیفی را تولید می‌کنند که هر کدام شکل منحصربه‌فردی در مشخصات فضایی خود دارند.
گزارش شده است که این روش در تولید پالس های انفجاری گیگاهرتز با تغییرات گسسته در طول موج و فاصله زمانی موفق است. این شکل‌گیری پروفایل‌های فضایی از جمله تغییر موقعیت و شکافتن اوج را نشان می‌دهد. کاربرد این روش برای تصویربرداری طیفی فوق سریع، توانایی آن را در ثبت دینامیک باندهای طول موج مختلف به طور همزمان نشان می دهد.
این روش تصویربرداری فوق سریع را در مقیاس های زمانی زیر نانوثانیه تا نانوثانیه تسهیل می کند و امکان تجزیه و تحلیل پدیده های سریع و غیر تکراری را فراهم می کند. کاربردهای بالقوه آن شامل آشکار کردن پدیده های فوق سریع ناشناخته و نظارت بر فرآیندهای فیزیکی سریع در محیط های صنعتی است. توانایی شکل‌دهی تک تک پالس‌های گیگاهرتز نیز در پردازش لیزری دقیق و لیزر درمانی امیدوارکننده است.
شایان ذکر است که تیم فوق روش‌های نوآورانه‌ای را پیشنهاد داده‌اند که منجر به طراحی فشرده و افزایش قابلیت حمل آن می‌شود و آن را در تأسیسات تحقیقاتی علمی و بخش‌های مختلف فناوری صنعتی قابل استفاده می‌کند.
کیتارو شیمادا، کاندیدای دکترا در دپارتمان مهندسی زیستی دانشگاه توکیو، می‌گوید: «ساختار نوری منحصربه‌فرد ما امکان دستکاری پالس‌های فوق‌کوتاه با یک مسیر نوری سه‌بعدی را فراهم می‌کند که منجر به دستکاری فضایی بی‌سابقه پالس‌های انفجاری گیگاهرتز می‌شود.»
وی افزود: "شاتلت طیف طیف وسیعی از پالس های انفجاری گیگاهرتز را با فواصل زمانی بین 10 پیکوثانیه تا 10 نانوثانیه ارائه می دهد. من معتقدم که برنامه های کاربردی مبتنی بر فناوری ما برای اهداف مختلف از جمله پلاسما، فلزات و سلول ها، اکتشافات علمی را تسریع خواهد کرد. نوآوری تکنولوژیک در صنعت و پزشکی."
این فناوری نوآورانه راه را برای پیشرفت تصویربرداری فوق سریع با پیامدهایی برای تحقیقات علمی و کاربردهای صنعتی باز می کند. توانایی آن در تولید و تشکیل همزمان پالس های گیگاهرتز، ابزاری همه کاره برای مطالعه پدیده های سریع و بهبود فرآیندهای مبتنی بر لیزر معرفی می کند.
