Ofurhá endurtekningartíðni púlsleysir
Í smásæjum heimi samspils ljóss og efnis virka púlsar með ofurháum endurtekningartíðni (UHRPs) sem nákvæmir tímastjórnendur – þeir sveiflast meira en milljarð sinnum á sekúndu (1GHz), fanga sameindafingrafar krabbameinsfrumna í litrófsmyndgreiningu, flytja gríðarlegt magn gagna í ljósleiðarasamskiptum og kvarða bylgjulengdarhnit stjarna í sjónaukum. Sérstaklega í stökki greiningarvíddar lidar eru terahertz púlslasar með ofurháum endurtekningartíðni (100-300 GHz) að verða öflug tæki til að komast í gegnum truflunarlagið og endurmóta mörk þrívíddarskynjunar með rúmfræðilegri og tímabundinni stjórnun á ljóseindastigi. Eins og er er notkun gervi örbygginga, svo sem örhringhola sem krefjast nákvæmni í vinnslu á nanóskala til að mynda fjögurra bylgju blöndun (FWM), ein helsta aðferðin til að fá ljóspúlsa með ofurháum endurtekningartíðni. Vísindamenn einbeita sér að því að leysa verkfræðileg vandamál í vinnslu á ofurfínum byggingum, tíðnistillingarvandamálið við upphaf púlsa og skilvirkni umbreytingar eftir púlsframleiðslu. Önnur aðferð er að nota mjög ólínulegar trefjar og nýta áhrif mótunarstöðugleika eða FWM áhrif innan leysigeislaholsins til að örva UHRP. Hingað til þurfum við enn handlagnishæfari „tímamótara“.
Ferlið við að mynda ofurhraðvirkan hringlaga púlsa (UHRP) með því að sprauta inn ofurhröðum púlsum til að örva dreifandi FWM áhrif er lýst sem „ofurhröð kveikja“. Ólíkt ofangreindu gervihringlaga holrými sem krefst stöðugrar dælingar, nákvæmrar stillingar á stillingu til að stjórna púlsframleiðslu og notkunar á mjög ólínulegum miðlum til að lækka FWM þröskuldinn, byggir þessi „kveikja“ á hámarksaflseiginleikum ofurhraðvirkra púlsa til að örva FWM beint og ná sjálfbærri UHRP eftir að „kveikjan slökknar“.
Mynd 1 sýnir kjarnaferli púlsans sem byggir á ofurhraðri örvun fræpúlsa í dreifingarholum trefjahringja. Ytri sprautaður ofurstuttur fræpúls (tímabil T0, endurtekningartíðni F) þjónar sem „kveikjugjafi“ til að örva öflugt púlssvið innan dreifingarholsins. Innanfrumuaukningareiningin vinnur í samvirkni við litrófsmótarann til að umbreyta orku fræpúlssins í kamblaga litrófssvörun með sameiginlegri stjórnun í tíma-tíðnisviðinu. Þetta ferli brýtur í gegnum takmarkanir hefðbundinnar samfelldrar dælingar: fræpúlsinn slokknar þegar hann nær þröskuldi dreifingar FWM og dreifingarholið viðheldur sjálfskipulagsástandi púlsins með jafnvægi á milli ávinnings og taps, þar sem endurtekningartíðni púlssins er Fs (samsvarar innri tíðninni FF og tímabili T holsins).
Í þessari rannsókn var einnig framkvæmd fræðileg staðfesting. Byggt á þeim breytum sem notaðar voru í tilraunauppsetningunni og með 1psofurhraður púls leysirSem upphafssvið var framkvæmd töluleg hermun á þróunarferli tímasviðs og tíðni púlsins innan leysigeislaholsins. Kom í ljós að púlsinn fór í gegnum þrjú stig: púlsskiptingu, reglubundnar sveiflur púlsins og jafna dreifingu púlsins um allt leysigeislaholið. Þessi tölulega niðurstaða staðfestir einnig að fullu sjálfskipulagningareiginleikapúls leysir.
Með því að virkja fjögurra bylgju blöndunaráhrif innan hringrásarholsins í dreifingarþræðinum með hraðri kveikju á fræpúlsum, tókst að ná fram sjálfskipuleggjandi myndun og viðhaldi á ofurháum endurtekningartíðni púlsum undir THZ (stöðug framleiðsla upp á 0,5 W afl eftir að fræin slokkna), sem veitir nýja tegund ljósgjafa fyrir lidar-sviðið: Endurtíðni þess undir THZ-stigi getur aukið upplausn punktskýsins upp í millimetra. Sjálfvirkni púlsans dregur verulega úr orkunotkun kerfisins. Uppbyggingin, sem samanstendur af öllum trefjum, tryggir mikinn stöðugleika í 1,5 μm augnöryggissviðinu. Horft til framtíðar er búist við að þessi tækni muni knýja áfram þróun lidar-tækja sem fest eru í ökutæki í átt að smækkun (byggt á MZI örsíum) og langdrægri skynjun (aflsaukning í > 1W), og aðlagast frekar skynjunarkröfum flókinna umhverfa með samhæfðri kveikju á mörgum bylgjulengdum og snjallri stjórnun.
Birtingartími: 8. júlí 2025