Täpsest töötlemisest kuni täiustatud mikroskoopiani kasvab nõudlus kõrgema - võimsuse järele, ultrafast -laserid kasvavad jätkuvalt. Traditsiooniliselt on teadlased nende laserite ehitamiseks tuginenud üksikutele - režiimi kiududele, kuid need seisavad silmitsi energiatoodangu põhilise füüsilise piiranguga. Selle kitsaskoha läbimiseks oleme pöördunud multimoodide kiudude poole, mis võivad kanda paljusid valguse režiime - põhimõtteliselt erinevad valguse kuju - korraga, tehnikat, mida tuntakse spatiotemporaalse režiimina - lukustumisega (STML).
Nende erinevate režiimide koostamine harmoonias on siiski olnud oluline väljakutse. Meie viimases uurimistöös, avaldatud aastalOptikakirjad, oleme välja töötanud uue tehnika, mis võimaldab meil kõiki neid põiksuunalisi režiime täpselt ja iseseisvalt kontrollida, põhjustades laservõimsuse ja mitmekülgsuse dramaatilist tõusu.
Põhiprobleeme, millega silmitsi seisame, on tuntud kui ühendatud dispersioon. Multimoodilises kiudaines liiguvad erinevad valguskiided pisut erineva kiirusega. See kiiruse ebakõla põhjustab laserimpulsside levikut ja eraldumist ajas ja ruumis, hoides ära stabiilse, kõrge - võimsuse impulsside moodustumise. Varasemad STML -i tehnikad kasutasid selle dispersiooni kompenseerimiseks tavaliselt ruumilist filtreerimist, kuid see lähenemisviis piirab lukustatavate režiimide arvu, piirates sellega potentsiaalset võimsuse suurendamist.
Selle lahendamiseks pakkusime välja põiksuunaliste režiimide jaotuse juhtimise tehnika. Meie lähenemisviis on sirgjooneline: kasutame seadet, mida nimetatakse režiimi multiplekser/demultiplexer (MUX/Demux), et eraldada segatud tala multimoodi kiud üksikute kanaliteks, üks iga režiimi jaoks. Pärast eraldamist saame iga režiimi dispersiooni (st käigu viivituse) iseseisvalt hallata, lisades igale kanalile kompenseeriva kiu täpse pikkuse.
Pärast iga režiimi optimeerimist rekombineerime need multiplekseriga üheks, võimsaks ja sidusaks talaks. See meetod võimaldab teoreetiliselt lukustada suvalise arvu režiime, maksimeerides kiudainete energiapotentsiaali.
Rakendasime oma tehnika joonisel - kaheksa, yb - legeeritud, kõik - kiud, spatiotemporaalne, režiim - lukustatud laseriga. Katsetulemused olid väga julgustavad. Lukustades neli põiksuunalist režiimi (LP01, LP11, LP21 ja LP02), saavutasime disspatiivsed solitoni impulsid 15 NJ energiaga kordumiskiirusega 14,49 MHz.
Oluline on see, et näitasime, et väljundvõimsus kaalub osalevate režiimide arvuga. Kui neli režiimi lukustati samaaegselt, jõudis laseri kalle efektiivsus - mõõde selle kohta, kui tõhusalt teisendab pumba võimsuse väljundvõimsuseks - 7,9% -ni, mis on enam kui kahekordne ühe - režiimi toimimise 3,79% -line efektiivsus.
Lisaks pakub meie tehnika enneolematut tala - vormimisvõimalusi. Valides dünaamiliselt režiimi - lukustamisel osalevate režiimide kombinatsiooni, genereerisime edukalt kvasi - lame - ülemise talaga ühtlase intensiivsuse profiiliga. See spetsialiseeritud tala saavutas keskmise väljundvõimsuse 150 mW ja ühe impulsi energia 10,4 NJ pumba võimsusel 3 W. Meie laser näitas ka suurepärast pikka - terminit stabiilsust, minimaalse keskpunktiga {- sagedusega triiv pärast 12 tundi kestnud pidevat toimimist.
Kokkuvõtteks oleme välja töötanud ja eksperimentaalselt valideerinud uue juhtimistehnika, mis ületab põhijõu - skaleeritavuse kitsaskoha STML -kiu laserites. Iga ristrežiimi dispersiooni iseseisvalt kontrollides pakub meie skeem elujõulist teed mis tahes arvu režiimide sünkroniseerimiseks ja energia ekstraheerimise maksimeerimiseks.
Me usume, et see mitme -} režiimi spatiotemporaalse dünaamika juhtimise universaalne raamistik sillutab teed ultrafastide valgusallikate järgmise põlvkonna jaoks, paljutõotavate mõjukasutamiste täpsustamisrakendustele, mittelineaarsele mikroskoopiale ja attosekundi teadusele.
See lugu on osa Science X dialoogist, kus teadlased saavad leidudest teada anda oma avaldatud uurimisartiklitest. Külastage seda lehte, et saada teavet teaduse x dialoogi ja osalemise kohta.
