Гигахерцови повтарящи се импулси с индивидуални цветове и форми отключват нов потенциал в ултрабързите изображения и лазерната обработка.
Генерирането и оформянето на силно повтарящи се импулси има голямо обещание за различни приложения, включително високоскоростна фотография, лазерна обработка и генериране на акустични вълни. Гигахерцови (GHz) импулси с интервали от ~0.01 ~ ~10 наносекунди са особено ценни за визуализиране на свръхбързи явления и подобряване на ефективността на лазерната обработка.
Въпреки че съществуват методи за генериране на GHz импулси от импулси, остават предизвикателства, като ниска производителност на импулсна енергия, лоша регулируемост на импулсните интервали и сложност на съществуващите системи. В допълнение, оформянето на пространствения профил на всеки GHz пакетен импулс е ограничено поради недостатъчна реакция на модулаторите на пространствена светлина.
За да се справи с тези предизвикателства, екип от изследователи от университета в Токио и университета Сайтама разработи новаторска оптична технология, наречена "спектърна совалка", която едновременно генерира и оформя пространствените контури на импулси от GHz импулси.
Япония създава оптична технология, която едновременно генерира и оформя гигахерцови импулси.
(Източник на изображението: Университет на Токио)
Методът включва хоризонтално разпръскване на ултракъси импулси през дифракционна решетка, като се използват паралелни огледала за пространствено разделяне на импулсите в различни дължини на вълната. Тези вертикално подравнени импулси могат да бъдат индивидуално пространствено модулирани с помощта на модулатор на пространствена светлина. Получените модулирани импулси с различни времеви закъснения в GHz обхвата произвеждат спектрално разделени GHz импулси от импулси, всеки с уникална форма в своя пространствен профил.
Съобщава се, че методът е успешен при генериране на GHz импулси с дискретни вариации в дължината на вълната и интервала от време. Той демонстрира формирането на пространствени профили, включително изместване на позицията и разделяне на пикове. Прилагането на метода за ултрабързи спектрални изображения демонстрира способността му да улавя динамиката на различни ленти с дължина на вълната едновременно.
Методът улеснява ултрабързото изобразяване в суб-наносекунда до наносекунда времеви мащаби, позволявайки анализ на бързи, неповтарящи се явления. Неговите потенциални приложения включват разкриване на неизвестни свръхбързи явления и наблюдение на бързи физически процеси в индустриални среди. Способността за индивидуално оформяне на GHz импулси също е обещаваща при прецизна лазерна обработка и лазерна терапия.
Трябва да се отбележи, че горният екип е предложил иновативни методи, които водят до компактен дизайн и подобряват неговата преносимост, което го прави приложим за научноизследователски съоръжения и различни индустриални технологични сектори.
Кейтаро Шимада, кандидат за докторска степен в катедрата по биоинженерство на Токийския университет, каза: „Нашата уникална оптична структура позволява манипулиране на ултракъси импулси с триизмерен оптичен път, което води до безпрецедентна пространствена манипулация на импулси от GHz пакет.“
Той добави: „Преместването на спектъра осигурява широк спектър от GHz импулси с интервали, вариращи от 10 пикосекунди до 10 наносекунди. Вярвам, че приложенията, базирани на нашата технология за различни цели, включително плазма, метали и клетки, ще ускорят научните открития и технологични иновации в индустрията и медицината."
Тази иновативна технология отваря пътя за усъвършенстване на ултрабързите изображения с последици както за научни изследвания, така и за промишлени приложения. Способността му едновременно да генерира и формира изблици от GHz импулси въвежда универсален инструмент за изучаване на бързи явления и подобряване на лазерно базирани процеси.
