אולטרא-הויך רעפּעטיציע קורס פּולסעד לאַזער

אולטרא-הויך רעפּעטיציע קורס פּולסעד לאַזער

אין דער מיקראָסקאָפּישער וועלט פון דער אינטעראַקציע צווישן ליכט און מאַטעריע, אַקטירן אולטראַ-הויך רעפּעטיציע קורס פּולסן (UHRPs) ווי פּינקטלעכע הערשער פון צייט – זיי אָסצילירן מער ווי אַ ביליאָן מאָל פּער סעקונדע (1GHz), כאַפּנדיק די מאָלעקולאַרע פינגערפּרינץ פון ראַק צעלן אין ספּעקטראַל בילדגעבונג, טראָגן מאַסיווע סומעס פון דאַטן אין אָפּטישער פיברע קאָמוניקאַציע, און קאַליברירן די כוואַליע לענג קאָאָרדינאַטן פון שטערן אין טעלעסקאָפּן. ספּעציעל אין דעם שפּרונג פון דער דעטעקציע דימענסיע פון ​​לידאַר, ווערן טעראַהערץ אולטראַ-הויך רעפּעטיציע קורס פּולסעד לייזערס (100-300 GHz) שטאַרקע מכשירים צו דורכדרינגען די ינטערפיראַנס שיכט, ריפאָרמינג די גרענעצן פון דריי-דימענשאַנאַל וואָרנעמונג מיט דער ספּאַטיאָטעמפּאָראַל מאַניפּולאַציע מאַכט אויף דעם פאָטאָן מדרגה. איצט, די נוצן פון קינסטלעכע מיקראָסטרוקטורן, אַזאַ ווי מיקראָ-רינג קאַוויטיז וואָס דאַרפן נאַנאָסקאַלע פּראַסעסינג אַקיעראַסי צו דזשענערייט פיר-כוואַליע מיקסינג (FWM), איז איינער פון די הויפּט מעטהאָדס צו באַקומען אולטראַ-הויך רעפּעטיציע קורס אָפּטישע פּולסן. וויסנשאַפטלער פאָקוסירן אויף סאַלווינג די אינזשעניריע פּראָבלעמען אין דער פּראַסעסינג פון אולטראַ-פיין סטרוקטורן, די אָפטקייַט טונינג פּראָבלעם בעשאַס פּולס איניציאַציע, און די קאַנווערזשאַן עפעקטיווקייַט פּראָבלעם נאָך פּולס דזשענעריישאַן. נאך א צוגאנג איז צו ניצן שטארק נישט-לינעארע פיבערס און אויסנוצן דעם מאדולאציע אינסטאביליטעט עפעקט אדער FWM עפעקט אינעם לייזער קאווטי צו אויפרעגן UHRPs. ביז איצט, דארפן מיר נאך אלץ א מער געשיקטן "צייט שאפער".

דער פּראָצעס פון דזשענערירן UHRP דורך אינדזשעקטירן אולטראַ-שנעלע פּולסן צו עקסייטירן דעם דיסיפּאַטיוון FWM עפֿעקט ווערט באַשריבן ווי "אולטראַ-שנעלע איגנישאַן". אַנדערש ווי די אויבן דערמאָנטע קינסטלעכע מיקראָרינג קאַוואַטי סכעמע וואָס ריקווייערז קעסיידערדיק פּאָמפּן, פּינקטלעכע אַדזשאַסטמאַנט פון דיטונינג צו קאָנטראָלירן פּולס דזשענעריישאַן, און נוצן פון העכסט ניט-לינעאַרע מעדיע צו נידעריקערן די FWM שוועל, די "איגנישאַן" רילייז אויף די שפּיץ מאַכט קעראַקטעריסטיקס פון אולטראַ-שנעלע פּולסן צו דירעקט עקסייטירן FWM, און נאָך "איגנישאַן אויסגעלאָשן", דערגרייכן זיך-סאַסטיינינג UHRP.

פיגור 1 אילוסטרירט דעם קערן מעכאניזם פון דערגרייכן פּולס זעלבסט-ארגאניזאציע באזירט אויף אולטרא-שנעלער זוימען פּולס עקסייטיישאַן פון דיסיפּאַטיווע פיברע רינג קאַוויטיז. דער עקסטערנאַלי ינדזשעקטעד אולטראקורץ זוימען פּולס (פּעריאָד T0, רעפּעטיציע אָפטקייַט F) דינט ווי די "יגנישאַן מקור" צו עקסייט אַ הויך-מאַכט פּולס פעלד אין די דיסיפּיישאַן קאַוויטי. די ינטראַסעלולאַר געווינס מאָדול אַרבעט אין סינערגיע מיט די ספּעקטראַל שעיפּער צו קאָנווערט די זוימען פּולס ענערגיע אין אַ קאַם-שייפּט ספּעקטראַל ענטפער דורך דזשוינט רעגולאַטיאָן אין די צייט-אָפטקייַט דאָומיין. דעם פּראָצעס ברייקס דורך די לימיטיישאַנז פון טראדיציאנעלן קאַנטיניואַס פּאָמפּינג: דער זוימען פּולס סטאַפּס אַוועק ווען עס ריטשאַז די דיסיפּיישאַן FWM שוועל, און די דיסיפּיישאַן קאַוויטי מיינטיינז די זעלבסט-אָרגאַנייזינג שטאַט פון די פּולס דורך די דינאַמיש וואָג פון געווינס און אָנווער, מיט די פּולס רעפּעטיציע אָפטקייַט זייַענדיק Fs (קאָראַספּאָנדינג צו די ינטרינסיק אָפטקייַט FF און פּעריאָד T פון די קאַוויטי).

די שטודיע האט אויך דורכגעפירט טעאָרעטישע וועריפיקאַציע. באַזירט אויף די פּאַראַמעטערס אנגענומען אין דער עקספּערימענטאַלער סעטאַפּ און מיט אַ 1פּסאולטרא-שנעלער פּולס לאַזעראלס דער ערשטער פעלד, איז דורכגעפירט געווארן א נומערישע סימולאציע אויף דעם עוואלוציע פראצעס פון דעם פולס צייט דאמעין און פרעקווענץ אין דער לייזער קאוויטי. מען האט געפונען אז דער פולס איז אדורך דריי שטאפלען: פולס צעטיילונג, פולס פעריאדישע אסצילאציע, און פולס איינהייטליכע פארשפרייטונג איבער דער גאנצער לייזער קאוויטי. דאס נומערישע רעזולטאט באשטעטיגט אויך גאנץ די זעלבסט-ארגאניזירנדע אייגנשאפטן פון דעםפּולס לאַזער.

דורך אויסלעזן דעם פיר-כוואַליע מיש-עפעקט אין דער דיסיפּאַטיווער פיבער רינג קאַוואַטי דורך אולטראַ-שנעלער זוימען פּולס איגנישאַן, איז די זעלבסט-אָרגאַניזירנדיקע דזשענעריישאַן און וישאַלט פון סוב-THZ אולטראַ-הויך רעפּעטיציע אָפטקייט פּולסן (סטאַבילע רעזולטאַט פון 0.5W מאַכט נאָך זוימען אויסגעלאָשן) געראָטן דערגרייכט געוואָרן, פּראַוויידינג אַ נייַ טיפּ ליכט מקור פֿאַר די לידאַר פעלד: איר סוב-THZ מדרגה רעפרעקווענץ קען פֿאַרבעסערן די פּונקט וואָלקן האַכלאָטע צו די מילימעטער מדרגה. די פּולס זעלבסט-סאַסטיינינג שטריך ראַדוסאַז באַדייטנד סיסטעם ענערגיע קאַנסאַמשאַן. די אַלע-פיבער סטרוקטור ינשורז הויך פעסטקייט אָפּעראַציע אין די 1.5 μm אויג זיכערקייַט באַנד. קוקנדיק צו דער צוקונפֿט, איז די טעכנאָלאָגיע געריכט צו פירן די עוואָלוציע פון ​​פאָרמיטל-מאָונטעד לידאַר צו מיניאַטוריזאַציע (באַזירט אויף MZI מיקראָ-פילטערס) און לאַנג-קייט דעטעקציע (מאַכט יקספּאַנשאַן צו > 1W), און ווייטער אַדאַפּט צו די פּערסעפּשאַן רעקווירעמענץ פון קאָמפּלעקס ינווייראַנמאַנץ דורך מולטי-כוואַליע לענג קאָואָרדאַנייטיד איגנישאַן און ינטעליגענט רעגולאַציע.