پیشرفت موسسه اپتیک و ماشین‌آلات شانگهای در هماهنگ‌سازی دقیق لیزرهای پالس فوق‌کوتاه با استفاده از فیبرهای توخالی ضد تشدید

اخیراً، آزمایشگاه کلیدی دولتی فیزیک لیزر میدان قوی، موسسه اپتیک و ماشین‌های دقیق شانگهای، آکادمی علوم چین، مرکز راسل برای علوم پیشرفته امواج نور، موسسه اپتیک و ماشین‌های دقیق هانگژو، شرکت فناوری اپتوالکترونیک Efibe (Ningbo) و دانشگاه فناوری ووهان در دستیابی به همگام سازی دقیق لیزرهای پالس فوق کوتاه با استفاده از فیبر هسته توخالی ضد تشدید پیشرفت کرده اند. تیم تحقیقاتی برای اولین بار فناوری همگام سازی فعال لیزر پالس اولترا کوتاه مبتنی بر فیبر هسته توخالی ضد رزونانس را گزارش کرد که به انتقال نویز کم و راندمان بالا و کنترل زمان دقیق لیزر پالس فراکوتاه پهن باند با دقت همگام سازی 2.23 fs (RMS) دست می یابد. . نتایج تحقیق به‌عنوان «تحویل بسیار پایدار و انعطاف‌پذیر پالس‌های فوق‌سریع در سطح میکروژول در فیبرهای هسته توخالی ضد تشدید خلاء برای همگام‌سازی فعال» ارائه شد که در Optics Letters منتشر شد.
فناوری کنترل همگام سازی با دقت بالا مبتنی بر لیزرهای پالس فوق کوتاه به طور گسترده در پدال های گاز مختلف و دستگاه های لیزر شدید استفاده شده است که دقت کنترل زمان دستگاه های علمی بزرگ را تا حد زیادی بهبود بخشیده است. کلید همگام سازی زمان با دقت بالا، اطمینان از انتقال پایدار لیزرهای پالس فوق کوتاه در فواصل طولانی است. فیبر کوارتز سنتی برای دستیابی به انتقال با کارایی بالا لیزرهای پالس فوق کوتاه با انرژی تک پالس بالای میکرو ژول دشوار است. این به دلیل قدرت پیک بالای لیزرهای پالس فوق کوتاه در محدوده میکروژول است که می تواند به سرعت غیرخطی های بیش از حد را در فیبر با هسته سیلیس ذوب شده جمع کند و در نتیجه باعث اعوجاج پالس در حوزه زمان و فرکانس شود.
برای رفع این مشکل، تیم تحقیقاتی از یک فیبر توخالی ضد تشدید برای دستیابی به انتقال پایدار و کارآمد پالس‌های لیزری فوق‌کوتاه با انرژی تک پالسی در حد میکروژول‌ها و عرض پالس کمتر از 200 fs استفاده کردند و با موفقیت استفاده کردند. آن را برای مطالعات هماهنگ سازی پالس لیزری با دقت بالا. هنگامی که پالس های لیزر فوق کوتاه در فیبر توخالی ضد رزونانس تخلیه شده منتقل می شوند، طیف و عرض پالس آنها به دلیل سرکوب موثر اثرات غیرخطی گاز تا حد زیادی بدون تغییر باقی می مانند و پالس های لیزر در خروجی فیبر با آن قابل مقایسه هستند. در ورودی از نظر توان متوسط ​​و پایداری طیفی. به لطف ویژگی های موجبر، پایداری لیزر خروجی از 6 μrad به 1 μrad بهبود یافته است و لرزش پالس لیزر را می توان تا 2.23 fs (RMS) در عرض 90 دقیقه پس از انتقال از طریق یک فیبر توخالی 10 متری کنترل کرد. این مطالعه امکان همگام سازی نوری-اپتیکی فوق سریع بر اساس فیبر توخالی ضد تشدید را تأیید می کند و به پتانسیل فیبر هسته توخالی ضد تشدید برای کنترل همگام سازی زمانی دستگاه های بزرگ لیزری و پدال گاز اشاره می کند.
کار مرتبط توسط بنیاد ملی علوم طبیعی چین، برنامه ملی حمایت از استعدادهای نوآوری پسا دکتری، بنیاد علوم پسا دکتری چین، برنامه تیم جوان در تحقیقات پایه آکادمی علوم چین، برنامه تحقیقاتی پایه علوم شانگهای و برنامه اقدام نوآوری فناوری، و برنامه ساخت و بهره برداری آزمایشگاه Zhangjiang.