Ultra-hoë herhalingstempo gepulseerde laser
In die mikroskopiese wêreld van die interaksie tussen lig en materie, tree ultrahoë herhalingstempo-pulse (UHRP's) op as presiese tydreëlaars – hulle ossilleer meer as 'n miljard keer per sekonde (1 GHz), vang die molekulêre vingerafdrukke van kankerselle in spektrale beeldvorming vas, dra massiewe hoeveelhede data in optiese veselkommunikasie en kalibreer die golflengtekoördinate van sterre in teleskope. Veral in die sprong van die deteksie-dimensie van lidar, word terahertz ultrahoë herhalingstempo-pulslasers (100-300 GHz) kragtige gereedskap om die interferensielaag te penetreer en die grense van driedimensionele persepsie te hervorm met die ruimtelike temporale manipulasiekrag op fotonvlak. Tans is die gebruik van kunsmatige mikrostrukture, soos mikroringholtes wat nanoskaalverwerkingsakkuraatheid vereis om viergolfmenging (FWM) te genereer, een van die hoofmetodes om ultrahoë herhalingstempo-optiese pulse te verkry. Wetenskaplikes fokus op die oplossing van die ingenieursprobleme in die verwerking van ultrafyn strukture, die frekwensie-afstemmingsprobleem tydens pulsinisiasie en die omskakelingsdoeltreffendheidsprobleem na pulsgenerering. Nog 'n benadering is om hoogs nie-lineêre vesels te gebruik en die modulasie-onstabiliteitseffek of FWM-effek binne die laserholte te benut om UHRP's op te wek. Tot dusver benodig ons steeds 'n meer behendige "tydvormer".
Die proses om UHRP te genereer deur ultrasnelle pulse in te spuit om die dissipatiewe FWM-effek op te wek, word beskryf as "ultrasnelle ontsteking". Anders as die bogenoemde kunsmatige mikroringholteskema wat deurlopende pomp, presiese aanpassing van ontstemming om pulsopwekking te beheer, en die gebruik van hoogs nie-lineêre media om die FWM-drempel te verlaag, vereis, maak hierdie "ontsteking" staat op die piekkrag-eienskappe van ultrasnelle pulse om FWM direk op te wek, en na "ontsteking af", selfonderhoudende UHRP te bereik.
Figuur 1 illustreer die kernmeganisme vir die bereiking van puls-selforganisasie gebaseer op ultrasnelle saadpuls-opwekking van dissipatiewe veselringholtes. Die ekstern ingespuite ultrakort saadpuls (periode T0, herhalingsfrekwensie F) dien as die "ontstekingsbron" om 'n hoëkrag-pulsveld binne die dissipasieholte op te wek. Die intrasellulêre versterkingsmodule werk in sinergie met die spektrale vormer om die saadpulsenergie om te skakel in 'n kamvormige spektrale reaksie deur gesamentlike regulering in die tydfrekwensiedomein. Hierdie proses breek deur die beperkings van tradisionele deurlopende pomp: die saadpuls skakel af wanneer dit die dissipasie FWM-drempel bereik, en die dissipasieholte handhaaf die selforganiserende toestand van die puls deur die dinamiese balans van wins en verlies, met die pulsherhalingsfrekwensie Fs (wat ooreenstem met die intrinsieke frekwensie FF en periode T van die holte).
Hierdie studie het ook teoretiese verifikasie uitgevoer. Gebaseer op die parameters wat in die eksperimentele opstelling aangeneem is en met 'n 1psultrasnelle pulslaserAs die aanvanklike veld is numeriese simulasie uitgevoer op die evolusieproses van die puls se tyddomein en frekwensie binne die laserholte. Daar is gevind dat die puls deur drie stadiums gegaan het: pulssplitsing, pulsperiodiese ossillasie en pulsuniforme verspreiding deur die hele laserholte. Hierdie numeriese resultaat verifieer ook ten volle die selforganiserende eienskappe van diepulslaser.
Deur die viergolf-mengeffek binne die dissipatiewe veselringholte te aktiveer deur ultrasnelle saadpulsontsteking, is die selforganiserende opwekking en instandhouding van sub-THZ ultra-hoë herhalingsfrekwensiepulse (stabiele uitset van 0.5W krag na saadafskakeling) suksesvol bereik, wat 'n nuwe tipe ligbron vir die lidarveld bied: Die sub-THZ-vlak herfrekwensie kan die puntwolkresolusie tot die millimetervlak verbeter. Die puls selfonderhoudende kenmerk verminder die stelsel se energieverbruik aansienlik. Die veselstruktuur verseker hoë stabiliteitswerking in die 1.5 μm oogveiligheidsband. Met die oog op die toekoms word verwag dat hierdie tegnologie die evolusie van voertuiggemonteerde lidars na miniaturisering (gebaseer op MZI-mikrofilters) en langafstandopsporing (kraguitbreiding tot > 1W) sal dryf, en verder sal aanpas by die persepsievereistes van komplekse omgewings deur middel van multigolflengte-gekoördineerde ontsteking en intelligente regulering.
Plasingstyd: 8 Julie 2025