"Picosekunnista atotosekuntiin" Attosecond Time -värinän synkronoinnin saavuttamiseksi pikosekunnin lasereille
Korkea tarkkuusajan synkronointitekniikka
Ultrashort -pulssilaserien kehitys on mahdollistanut ihmiskunnan koettaa ja manipuloida materiaalimaailmaa erittäin lyhyiden aika -asteikkojen sisällä, ja kahden tai jopa useamman ultrashort -pulssi -laserien yhdistelmä on rikastuttanut tätä kykyä enemmän mitat. Erittäin varmenneltaan synkronointi on avaintekniikka ultrashort-pulssilaserien yhteistyöhön. Laser-synkronointitekniikoista tasapainotetulla optisella ristikorrelaatiolla (BOC) ja laserinterferometrialla on tärkeä rooli useiden laserlähteiden ajan synkronoinnin ja vaihesynkronoinnin tarkkaan hallitsemisessa. Ne tarjoavat kriittistä tukea laserjärjestelmien korkean tarkkailun, monipulssisten synteesille ja stabiilille ulostulolle.
Tasapainotetut optiset korrelaatiotekniikat luottavat tyypillisesti summataajuussignaalien tuottamiseen sekoittamalla kaksi signaalia (esim. Kaksi laserpulssia), jotka syötetään epälineaariseen väliaineeseen. Nämä tuotetut signaalit lähetetään sitten tasapainoiselle ilmaisimelle, joka määrittää kahden tulosignaalin välisen viiveen mittaamalla lähtösignaalien voimakkuuserot. Laserhäiriötekniikka saa tietoa laservaiheesta analysoimalla lasersäteen häiriökuviota ja sitä käytetään useiden lasersäteiden hallintaan ja synkronointiin. Tällä tekniikalla on erittäin tärkeä rooli laser synkronoinnissa, etenkin kun lasersäteiden suhteellisen aseman ja vaiheen tarkka hallinta tarvitaan.
Pikosekunnin synkronointi pikosekunnin lasereille
Äskettäin Shanghain optisten koneiden instituutin (SIOEM) vahvan kentän laserfysiikan valtion avainlaboratorio on saavuttanut pikosekunnin laserpulssien attekunnin synkronoinnin itsenäisesti rakennetun ajan synkronointijärjestelmän perusteella. ARSEC Science on tärkeä ultraopea optiikan ja lasertieteen haara, jonka päätavoitteena on havaita ja manipuloida ultrapehmiä ilmiöitä, kuten elektronien liikettä, mikä tarjoaa uuden näkökulman materiaalimaailman peruslakien ymmärtämiseksi. Esimerkiksi kemiallisissa reaktioissa molekyylisidosten murtaminen ja uudelleenorganisointi määritetään elektronien ultraopealla liikkeellä, ja ATTOSECOND -aikataulu tarjoaa mahdollisuuden tarkkailla ja manipuloida näitä prosesseja suoraan. AttoSecond (10-18 sekuntia) on tällä hetkellä lyhin yksikkö aikataulussa, jota ihmiset voivat tarkasti manipuloida, ja tämän erittäin erittäin tarkan ajanhallinnan toteuttamista ei voida saavuttaa ilman laser-ajan synkronointiketekstin tukea. Koska picosekond (10-12 S) Laserpulssit ovat tärkeä perusvalonlähde monille attosekuntien tieteellisille kokeille, kuinka korjata pikosekunnin laserien aikaväestö ATTOSECOND -tasolle on perusta ATTOSECOND -tieteen hyödyllisyyden varmistamiselle.
Tulokset julkaistaan High Power Laser Science and Engineering 2024, numero 6 (Hongyang LI, Keyang Liu, Ye Tian, Liwei Song, "Picosecond-laserilla varustetulla pitkäaikaisella vakaalla ajoituksen vaihtelukorjauksella, jolla on ATTSECOND-tason tarkkuus", High Power Laser Sci. Eng. 12, 06000E89 (2024)).
Kuvio 1 Kaavio pikosekunnin laserisynkronoinnista
Tutkimusryhmä kehitti edelleen laser-synkronointitekniikkaa mittaamaan ja antamaan reaaliaikaista palautetta pikosekunnin laserista korkean tarkkuuden aikavälin kanssa, joka hallitsee järjestelmän aikataulua ATTOSECOND-tason alueella ja parantaa laserjärjestelmän luotettavuutta pitkäaikaisen toiminnan aikana. Kokeellinen asennus on esitetty kuvassa 1. Tutkimusryhmä käytti monipäästöontelon (MPC) pulssin pakkaustekniikkaa, tasapainoisen optisen korrelaatiotekniikan ja lähi-kentän interferometrian ajanjakson mittaamiseen ja kehitti analyysi- ja ohjausjärjestelmän ajanjakson reaaliaikaiseen korjaamiseen. Rajoittamalla YB: YAG Crystal -kaistanleveys, tätä kiteä käyttävien kiinteiden tilan laserien lähtöpulssin leveys on yleensä useita satoja femtosekuntia tai jopa pikosekuntia, ja 0}. MV/FS, ja BOC korjaa aikavälinekoneen 1,12 FS: iin tässä mittauksen tarkkuudessa, ja tulos on kuvassa 2 esitetty. Tämän perusteella vaiheen heilahtelu kompensoitiin käyttämällä interferometriapohjaista palautesilmukkaa 189: een (λ/18) RMS: llä ja tulokset esitetään kuvassa 3.
Kuva 2 (a) Kaavio ei -kommutatiivisesta BOC: sta, (b) 0. 8 ps ja 95 fs: n pulssin leveyksien interkalaatiokäyrät. (c) Ajoituksen siirtyminen palautteen kanssa (harmaa viiva) ja päälle (musta viiva, punainen viiva)
Kuva 3 (a) Kaavio häiriöiden intensiteetin jakautumisesta (punainen viiva) ja ilman (musta viiva) vaiheen ajautumista (inset näyttää häiriökuvion), (b) BOC (harmaa viiva) ja BOC, kun häiriöitä on samaan aikaan (punainen viiva) Ajoituksen värinän korjaustulokset
Yhteenveto ja näkymät
Aiheeseen liittyvä tutkimus tarjoaa mahdollisuuden tieteelliseen perustutkimukseen ATTSECOND-aikataulusta, jolla on suuri tieteellinen arvo ATTSECOND-resoluution kuvantamisen, erittäin dynamiikan havaitsemisen ja pumppu-koetin kokeiden kehittämiselle. Jatkossa mittaustarkkuutta ja järjestelmän stabiilisuutta parannetaan edelleen suuremmassa tehossa ja monimutkaisemmissa multi-laserpulssijärjestelmissä.
