అత్యధిక పునరావృత రేటు గల పల్స్డ్ లేజర్

అత్యధిక పునరావృత రేటు గల పల్స్డ్ లేజర్

కాంతి మరియు పదార్థం మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క సూక్ష్మ ప్రపంచంలో, అత్యధిక పునరావృత రేటు పల్స్‌లు (UHRPలు) కాలానికి కచ్చితమైన కొలమానాలుగా పనిచేస్తాయి – అవి సెకనుకు ఒక బిలియన్ కంటే ఎక్కువ సార్లు (1GHz) డోలనం చేస్తూ, స్పెక్ట్రల్ ఇమేజింగ్‌లో క్యాన్సర్ కణాల అణు వేలిముద్రలను సంగ్రహిస్తాయి, ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్‌లో భారీ మొత్తంలో డేటాను తీసుకువెళతాయి మరియు టెలిస్కోపులలో నక్షత్రాల తరంగదైర్ఘ్య నిరూపకాలను క్రమాంకనం చేస్తాయి. ముఖ్యంగా లిడార్ యొక్క గుర్తింపు పరిమాణంలో వచ్చిన పురోగతిలో, టెరాహెర్ట్జ్ అత్యధిక పునరావృత రేటు పల్స్డ్ లేజర్‌లు (100-300 GHz) ఇంటర్‌ఫెరెన్స్ పొరను ఛేదించడానికి శక్తివంతమైన సాధనాలుగా మారుతున్నాయి, ఫోటాన్ స్థాయిలో దేశకాల మార్పు శక్తితో త్రిమితీయ అవగాహన యొక్క సరిహద్దులను పునర్నిర్మిస్తున్నాయి. ప్రస్తుతం, ఫోర్-వేవ్ మిక్సింగ్ (FWM)ను ఉత్పత్తి చేయడానికి నానోస్కేల్ ప్రాసెసింగ్ కచ్చితత్వం అవసరమయ్యే మైక్రో-రింగ్ కావిటీస్ వంటి కృత్రిమ సూక్ష్మ నిర్మాణాలను ఉపయోగించడం, అత్యధిక పునరావృత రేటు ఆప్టికల్ పల్స్‌లను పొందడానికి ఉన్న ప్రధాన పద్ధతులలో ఒకటి. శాస్త్రవేత్తలు అతి సూక్ష్మ నిర్మాణాల ప్రాసెసింగ్‌లోని ఇంజనీరింగ్ సమస్యలు, పల్స్ ప్రారంభ సమయంలో ఫ్రీక్వెన్సీ ట్యూనింగ్ సమస్య, మరియు పల్స్ ఉత్పత్తి తర్వాత మార్పిడి సామర్థ్య సమస్యను పరిష్కరించడంపై దృష్టి సారిస్తున్నారు. మరొక విధానం ఏమిటంటే, అధిక నాన్-లీనియర్ ఫైబర్‌లను ఉపయోగించడం మరియు UHRPలను ఉత్తేజపరచడానికి లేజర్ కావిటీలోని మాడ్యులేషన్ ఇన్‌స్టెబిలిటీ ఎఫెక్ట్ లేదా FWM ఎఫెక్ట్‌ను వినియోగించుకోవడం. ఇప్పటివరకు, మనకు ఇంకా మరింత నైపుణ్యం గల "టైమ్ షేపర్" అవసరం ఉంది.

క్షయకర FWM ప్రభావాన్ని ఉత్తేజపరిచేందుకు అతివేగ పల్స్‌లను ప్రవేశపెట్టడం ద్వారా UHRPని ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియను “అతివేగ జ్వలనం” అని వర్ణిస్తారు. నిరంతర పంపింగ్, పల్స్ ఉత్పత్తిని నియంత్రించడానికి డీట్యూనింగ్‌ను కచ్చితంగా సర్దుబాటు చేయడం, మరియు FWM థ్రెషోల్డ్‌ను తగ్గించడానికి అత్యంత అరేఖీయ మాధ్యమాలను ఉపయోగించడం అవసరమయ్యే పైన పేర్కొన్న కృత్రిమ మైక్రోరింగ్ కావిటీ పథకానికి భిన్నంగా, ఈ “జ్వలనం” FWMను నేరుగా ఉత్తేజపరచడానికి అతివేగ పల్స్‌ల శిఖర శక్తి లక్షణాలపై ఆధారపడుతుంది, మరియు “జ్వలనం ఆపివేసిన” తర్వాత, స్వయం-నిలకడగల UHRPని సాధిస్తుంది.

పటం 1, డిసిపేటివ్ ఫైబర్ రింగ్ కావిటీల యొక్క అల్ట్రాఫాస్ట్ సీడ్ పల్స్ ఎక్సైటేషన్ ఆధారంగా పల్స్ స్వీయ-వ్యవస్థీకరణను సాధించే ప్రధాన యంత్రాంగాన్ని వివరిస్తుంది. బయటి నుండి ఇంజెక్ట్ చేయబడిన అల్ట్రాషార్ట్ సీడ్ పల్స్ (పీరియడ్ T0, రిపీటేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ F) డిసిపేషన్ కావిటీ లోపల అధిక-శక్తి పల్స్ ఫీల్డ్‌ను ఉత్తేజపరిచేందుకు "ఇగ్నిషన్ సోర్స్"గా పనిచేస్తుంది. ఇంట్రాసెల్యులార్ గెయిన్ మాడ్యూల్, స్పెక్ట్రల్ షేపర్‌తో సమన్వయంతో పనిచేస్తూ, టైమ్-ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్‌లో ఉమ్మడి నియంత్రణ ద్వారా సీడ్ పల్స్ శక్తిని ఒక దువ్వెన-ఆకారపు స్పెక్ట్రల్ ప్రతిస్పందనగా మారుస్తుంది. ఈ ప్రక్రియ సాంప్రదాయ నిరంతర పంపింగ్ యొక్క పరిమితులను అధిగమిస్తుంది: సీడ్ పల్స్ డిసిపేషన్ FWM థ్రెషోల్డ్‌కు చేరుకున్నప్పుడు ఆగిపోతుంది, మరియు డిసిపేషన్ కావిటీ గెయిన్ మరియు లాస్ యొక్క డైనమిక్ బ్యాలెన్స్ ద్వారా పల్స్ యొక్క స్వీయ-వ్యవస్థీకరణ స్థితిని నిర్వహిస్తుంది, దీనిలో పల్స్ రిపీటేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ Fs (కావిటీ యొక్క అంతర్గత ఫ్రీక్వెన్సీ FF మరియు పీరియడ్ Tకి అనుగుణంగా) ఉంటుంది.

ఈ అధ్యయనం సైద్ధాంతిక ధృవీకరణను కూడా నిర్వహించింది. ప్రయోగాత్మక అమరికలో స్వీకరించిన పారామితుల ఆధారంగా మరియు 1ps తోఅతివేగ పల్స్ లేజర్ప్రారంభ క్షేత్రంగా, లేజర్ కుహరం లోపల పల్స్ యొక్క కాల పరిధి మరియు పౌనఃపున్యం యొక్క పరిణామ ప్రక్రియపై సంఖ్యాత్మక అనుకరణ నిర్వహించబడింది. పల్స్ మూడు దశల గుండా వెళ్ళిందని కనుగొనబడింది: పల్స్ విభజన, పల్స్ ఆవర్తన డోలనం, మరియు మొత్తం లేజర్ కుహరం అంతటా పల్స్ ఏకరీతి పంపిణీ. ఈ సంఖ్యాత్మక ఫలితం స్వీయ-వ్యవస్థీకరణ లక్షణాలను కూడా పూర్తిగా ధృవీకరిస్తుంది.పల్స్ లేజర్.

అతివేగవంతమైన సీడ్ పల్స్ ఇగ్నిషన్ ద్వారా డిసిపేటివ్ ఫైబర్ రింగ్ కావిటీలో ఫోర్-వేవ్ మిక్సింగ్ ప్రభావాన్ని ప్రేరేపించడం ద్వారా, సబ్-THZ అల్ట్రా-హై రిపీటేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ పల్స్‌ల (సీడ్ ఆఫ్ చేసిన తర్వాత 0.5W పవర్ స్థిరమైన అవుట్‌పుట్) స్వీయ-వ్యవస్థీకృత ఉత్పత్తి మరియు నిర్వహణ విజయవంతంగా సాధించబడ్డాయి. ఇది లిడార్ రంగానికి ఒక కొత్త రకమైన కాంతి వనరును అందిస్తుంది: దీని సబ్-THZ స్థాయి రీఫ్రీక్వెన్సీ పాయింట్ క్లౌడ్ రిజల్యూషన్‌ను మిల్లీమీటర్ స్థాయికి పెంచుతుంది. పల్స్ యొక్క స్వీయ-నిర్వహణ లక్షణం సిస్టమ్ శక్తి వినియోగాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. ఆల్-ఫైబర్ నిర్మాణం 1.5 μm కంటి భద్రతా బ్యాండ్‌లో అధిక స్థిరత్వ ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారిస్తుంది. భవిష్యత్తును దృష్టిలో ఉంచుకుని, ఈ సాంకేతికత వాహన-ఆధారిత లిడార్ పరిణామాన్ని సూక్ష్మీకరణ (MZI మైక్రో-ఫిల్టర్‌ల ఆధారంగా) మరియు సుదూర గుర్తింపు (పవర్ విస్తరణ > 1W వరకు) వైపు నడిపిస్తుందని, మరియు బహుళ-తరంగదైర్ఘ్య సమన్వయ ఇగ్నిషన్ మరియు తెలివైన నియంత్రణ ద్వారా సంక్లిష్ట వాతావరణాల గ్రహణ అవసరాలకు మరింతగా అనుగుణంగా మారుతుందని భావిస్తున్నారు.