Od precizne obrade do napredne mikroskopije, potražnja za većom snagom -, ultra brze lasere i dalje raste. Tradicionalno, istraživači su se oslanjali na pojedinačna vlakna - za izgradnju ovih lasera, ali oni se suočavaju s temeljnom fizičkom ograničenjem energetskog izlaza. Da bismo probili ovo usko grlo, okrenuli smo se multimodnim vlaknima, koja mogu prenijeti mnoge načine svjetlosti - u osnovi različitih oblika svjetlosti - odjednom, tehnika poznata kao Spatiotemporal Mode - Locking (STML).
Međutim, postizanje ovih različitih načina da zajedno rade u skladu, bio je značajan izazov. U našem posljednjem istraživanju, objavljenom uOptička pisma, razvili smo novu tehniku koja nam omogućuje precizno i neovisno kontroliranje svakog od ovih poprečnih načina, što dovodi do dramatičnog pojačanja laserske snage i svestranosti.
Osnovni problem s kojim smo se suočili poznat je kao intermodalna disperzija. U multimodnim vlaknima različiti načini svjetla putuju s nešto drugačijim brzinama. Ova neusklađenost brzine uzrokuje da se laserski impulsi šire i odvoje u vremenu i prostoru, sprječavajući stvaranje stabilnih, visokih - snage snage. Prethodne STML tehnike obično su koristile metodu koja se zove prostorno filtriranje za nadoknadu ove disperzije, ali ovaj pristup ograničava broj načina koji se mogu zaključati zajedno, ograničavajući na taj način potencijalno poboljšanje snage.
Da bismo to riješili, predložili smo tehniku kontrole podjele poprečnih načina. Naš je pristup jednostavan: koristimo uređaj koji se naziva multiplekser/demultiplekser (MUX/demux) za odvajanje miješane zrake unutar multimodnih vlakana na pojedinačne kanale, po jedan za svaki način. Jednom razdvojeni, možemo upravljati disperzijom (tj. Kašnjenjem putovanja) za svaki način neovisno dodavanjem preciznih duljina kompenzacije vlakana na svaki kanal.
Nakon optimizacije svakog načina, rekombiniramo ih multiplekserom u jedan, moćan i koherentni snop. Ova metoda teoretski nam omogućava zaključavanje bilo kojeg broja načina, maksimizirajući energetski potencijal vlakana.
Našu smo tehniku implementirali na slici - osam, yb - dopirana, sva - vlakna, prostornotemporal, način - zaključani laser. Eksperimentalni rezultati bili su vrlo ohrabrujući. Usmjeravanjem četiri poprečna načina (LP01, LP11, LP21 i LP02) istovremeno smo postigli disipativne soliton impulse s 15 NJ energije pri brzini ponavljanja od 14,49 MHz.
Ono što je presudno, pokazali smo da se izlazna snaga skalira s brojem načina sudjelovanja. Kad su četiri načina zaključana istovremeno, učinkovitost nagiba lasera - Mjera koliko učinkovito pretvara pumpu u izlaznu snagu - dosegla je 7,9%, što je više od dvostrukog djelotvornosti rada jednostrukih -.
Nadalje, naša tehnika nudi neviđene mogućnosti oblikovanja -. Dinamičkim odabirom kombinacije načina koji su uključeni u način rada - uspješno smo generirali kvazi - ravni - gornju gredu s jednoličnim profilom intenziteta. Ovaj specijalizirani snop postigao je prosječnu izlaznu snagu od 150 MW i jednu energiju impulsa od 10,4 NJ pri snage pumpe od 3 W. Naš laser također je pokazao izvrsnu dugu - stabilnost termina, s minimalnim središtem - nagiba nakon 12 sati neprekidnog rada.
Zaključno, razvili smo i eksperimentalno potvrdili novu kontrolnu tehniku koja prevladava jezgru snage - uska grlo skalabilnosti u laserima STML vlakana. Neovisno kontrolirajući disperziju svakog poprečnog načina, naša shema pruža održiv put za sinkronizaciju bilo kojeg broja načina i maksimiziranje vađenja energije.
Vjerujemo da ovaj univerzalni okvir za multi - Spatiotemporal Dinamics Control Control kontrolira put za sljedeću generaciju ultra brzih izvora svjetlosti, obećavajući utjecajne primjene u preciznoj izradi, nelinearnoj mikroskopiji i znanosti o attosekundi.
Ova je priča dio dijaloškog okvira Science X, gdje istraživači mogu prijaviti nalaze iz svojih objavljenih istraživačkih članaka. Posjetite ovu stranicu za informacije o dijalogu Science X i kako sudjelovati.
