అల్ట్రా-హై రిపిటీషన్ రేట్ పల్స్డ్ లేజర్

అల్ట్రా-హై రిపిటీషన్ రేట్ పల్స్డ్ లేజర్

కాంతి మరియు పదార్థం మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క సూక్ష్మదర్శిని ప్రపంచంలో, అల్ట్రా-హై రిపీటీషన్ రేట్ పల్స్‌లు (UHRPలు) కాలాన్ని ఖచ్చితంగా పాలించేవిగా పనిచేస్తాయి - అవి సెకనుకు బిలియన్ సార్లు (1GHz) డోలనం చెందుతాయి, స్పెక్ట్రల్ ఇమేజింగ్‌లో క్యాన్సర్ కణాల పరమాణు వేలిముద్రలను సంగ్రహిస్తాయి, ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్‌లో భారీ మొత్తంలో డేటాను తీసుకువెళతాయి మరియు టెలిస్కోప్‌లలో నక్షత్రాల తరంగదైర్ఘ్య కోఆర్డినేట్‌లను క్రమాంకనం చేస్తాయి. ముఖ్యంగా లిడార్ యొక్క గుర్తింపు పరిమాణం యొక్క లీపులో, టెరాహెర్ట్జ్ అల్ట్రా-హై రిపీటీషన్ రేట్ పల్స్డ్ లేజర్‌లు (100-300 GHz) జోక్యం పొరలోకి చొచ్చుకుపోయే శక్తివంతమైన సాధనాలుగా మారుతున్నాయి, ఫోటాన్ స్థాయిలో స్పాటియోటెంపోరల్ మానిప్యులేషన్ పవర్‌తో త్రిమితీయ అవగాహన యొక్క సరిహద్దులను తిరిగి రూపొందిస్తున్నాయి. ప్రస్తుతం, నాలుగు-వేవ్ మిక్సింగ్ (FWM)ను ఉత్పత్తి చేయడానికి నానోస్కేల్ ప్రాసెసింగ్ ఖచ్చితత్వం అవసరమయ్యే మైక్రో-రింగ్ కావిటీస్ వంటి కృత్రిమ మైక్రోస్ట్రక్చర్‌లను ఉపయోగించడం అనేది అల్ట్రా-హై రిపీటీషన్ రేట్ ఆప్టికల్ పల్స్‌లను పొందే ప్రధాన పద్ధతుల్లో ఒకటి. అల్ట్రా-ఫైన్ నిర్మాణాల ప్రాసెసింగ్‌లో ఇంజనీరింగ్ సమస్యలను పరిష్కరించడం, పల్స్ దీక్ష సమయంలో ఫ్రీక్వెన్సీ ట్యూనింగ్ సమస్య మరియు పల్స్ ఉత్పత్తి తర్వాత మార్పిడి సామర్థ్య సమస్యను పరిష్కరించడంపై శాస్త్రవేత్తలు దృష్టి సారించారు. మరొక విధానం ఏమిటంటే, అధిక నాన్ లీనియర్ ఫైబర్‌లను ఉపయోగించడం మరియు UHRPలను ఉత్తేజపరిచేందుకు లేజర్ కుహరంలోని మాడ్యులేషన్ అస్థిరత ప్రభావం లేదా FWM ప్రభావాన్ని ఉపయోగించడం. ఇప్పటివరకు, మనకు ఇంకా మరింత నైపుణ్యం కలిగిన “టైమ్ షేపర్” అవసరం.

చెదరగొట్టే FWM ప్రభావాన్ని ఉత్తేజపరిచేందుకు అల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్‌లను ఇంజెక్ట్ చేయడం ద్వారా UHRPని ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియను "అల్ట్రాఫాస్ట్ ఇగ్నిషన్" అని వర్ణించారు. పైన పేర్కొన్న కృత్రిమ మైక్రోరింగ్ కేవిటీ స్కీమ్‌కి భిన్నంగా, నిరంతర పంపింగ్, పల్స్ ఉత్పత్తిని నియంత్రించడానికి డిట్యూనింగ్ యొక్క ఖచ్చితమైన సర్దుబాటు మరియు FWM థ్రెషోల్డ్‌ను తగ్గించడానికి అధిక నాన్‌లీనియర్ మీడియాను ఉపయోగించడం అవసరం, ఈ "ఇగ్నిషన్" FWMని నేరుగా ఉత్తేజపరిచేందుకు అల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్‌ల పీక్ పవర్ లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు "ఇగ్నిషన్ ఆఫ్" తర్వాత, స్వీయ-స్థిరమైన UHRPని సాధిస్తుంది.

డిసిపేషన్ ఫైబర్ రింగ్ కావిటీస్ యొక్క అల్ట్రాఫాస్ట్ సీడ్ పల్స్ ఉత్తేజితం ఆధారంగా పల్స్ స్వీయ-సంస్థను సాధించే ప్రధాన విధానాన్ని చిత్రం 1 వివరిస్తుంది. బాహ్యంగా ఇంజెక్ట్ చేయబడిన అల్ట్రాషార్ట్ సీడ్ పల్స్ (పీరియడ్ T0, రిపీట్ ఫ్రీక్వెన్సీ F) డిసిపేషన్ కేవిటీలో అధిక-శక్తి పల్స్ ఫీల్డ్‌ను ఉత్తేజపరిచేందుకు "జ్వలన మూలం"గా పనిచేస్తుంది. టైమ్-ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్‌లో ఉమ్మడి నియంత్రణ ద్వారా సీడ్ పల్స్ శక్తిని దువ్వెన-ఆకారపు స్పెక్ట్రల్ ప్రతిస్పందనగా మార్చడానికి కణాంతర గెయిన్ మాడ్యూల్ స్పెక్ట్రల్ షేపర్‌తో సినర్జీలో పనిచేస్తుంది. ఈ ప్రక్రియ సాంప్రదాయ నిరంతర పంపింగ్ యొక్క పరిమితులను ఛేదిస్తుంది: డిసిపేషన్ FWM థ్రెషోల్డ్‌కు చేరుకున్నప్పుడు సీడ్ పల్స్ ఆగిపోతుంది మరియు డిసిపేషన్ కేవిటీ లాభం మరియు నష్టం యొక్క డైనమిక్ బ్యాలెన్స్ ద్వారా పల్స్ యొక్క స్వీయ-ఆర్గనైజింగ్ స్థితిని నిర్వహిస్తుంది, పల్స్ రిపిటీషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ Fs (కుహరం యొక్క అంతర్గత ఫ్రీక్వెన్సీ FF మరియు పీరియడ్ T కి అనుగుణంగా ఉంటుంది).

ఈ అధ్యయనం సైద్ధాంతిక ధృవీకరణను కూడా నిర్వహించింది. ప్రయోగాత్మక సెటప్‌లో స్వీకరించబడిన పారామితుల ఆధారంగా మరియు 1ps తోఅల్ట్రాఫాస్ట్ పల్స్ లేజర్ప్రారంభ క్షేత్రంగా, లేజర్ కుహరంలోని పల్స్ యొక్క సమయ డొమైన్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క పరిణామ ప్రక్రియపై సంఖ్యా అనుకరణను నిర్వహించారు. పల్స్ మూడు దశల ద్వారా వెళ్ళిందని కనుగొనబడింది: పల్స్ విభజన, పల్స్ ఆవర్తన డోలనం మరియు మొత్తం లేజర్ కుహరం అంతటా పల్స్ ఏకరీతి పంపిణీ. ఈ సంఖ్యా ఫలితం కూడా స్వీయ-ఆర్గనైజింగ్ లక్షణాలను పూర్తిగా ధృవీకరిస్తుంది.పల్స్ లేజర్.

అల్ట్రాఫాస్ట్ సీడ్ పల్స్ ఇగ్నిషన్ ద్వారా డిస్సిపేటివ్ ఫైబర్ రింగ్ కేవిటీలో ఫోర్-వేవ్ మిక్సింగ్ ఎఫెక్ట్‌ను ట్రిగ్గర్ చేయడం ద్వారా, సబ్-THZ అల్ట్రా-హై రిపీటీషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ పల్స్‌ల స్వీయ-ఆర్గనైజింగ్ జనరేషన్ మరియు నిర్వహణ (సీడ్ ఆఫ్ చేసిన తర్వాత 0.5W పవర్ స్థిరమైన అవుట్‌పుట్) విజయవంతంగా సాధించబడ్డాయి, ఇది లిడార్ ఫీల్డ్‌కు కొత్త రకమైన కాంతి మూలాన్ని అందిస్తుంది: దీని సబ్-THZ స్థాయి రిఫ్రీక్వెన్సీ పాయింట్ క్లౌడ్ రిజల్యూషన్‌ను మిల్లీమీటర్ స్థాయికి పెంచుతుంది. పల్స్ స్వీయ-స్థిరమైన లక్షణం సిస్టమ్ శక్తి వినియోగాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. ఆల్-ఫైబర్ నిర్మాణం 1.5 μm ఐ సేఫ్టీ బ్యాండ్‌లో అధిక స్థిరత్వ ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారిస్తుంది. భవిష్యత్తును దృష్టిలో ఉంచుకుని, ఈ సాంకేతికత వాహనం-మౌంటెడ్ లిడార్ యొక్క పరిణామాన్ని సూక్ష్మీకరణ (MZI మైక్రో-ఫిల్టర్‌ల ఆధారంగా) మరియు లాంగ్-రేంజ్ డిటెక్షన్ (> 1Wకి పవర్ విస్తరణ) వైపు నడిపిస్తుందని మరియు బహుళ-తరంగదైర్ఘ్య సమన్వయ జ్వలన మరియు తెలివైన నియంత్రణ ద్వారా సంక్లిష్ట వాతావరణాల అవగాహన అవసరాలకు మరింత అనుగుణంగా ఉంటుందని భావిస్తున్నారు.