UltraShort Lazer Darbe Zamanı Örnekleme Teknolojisi
UltraShort darbelerinin üretilmesinden bu yana, ultra hızlı spektroskopi, attosecond bilimi, THz nesli vb. Gibi birçok bilimsel araştırma alanında önemli bir araştırma aracı olmuştur ve ultrashort lazer nabız genişliğinin doğru edinilmesi, ultrashort darbelerinin üretimi ve uygulaması için ön koşuldur.
Fotodiyotlar ve otokorelasyon ölçümleri gibi geleneksel ölçüm yöntemleri sadece nabızın zarfını ölçebilir, ancak nabzın faz bilgisini elde edemez. Bu sorunu çözmek için, frekansla çözülmüş optik geçitleme (kurbağa) ve dispersiyon taraması (D-tarama) gibi çeşitli ultra darbe nabız ölçüm teknikleri gelişmiştir. Bu yöntemler, rekonstrüksiyon algoritmalarına dayanan dolaylı yöntemlerdir. Dolaylı ölçüm yöntemleriyle karşılaştırıldığında, doğrudan ölçüm yöntemleri, zaman alanındaki ultrashort darbelerini doğrudan örneklemek için ultra hızlı zaman kapılarını kullanır. Bu nedenle, doğrudan ölçüm yöntemleri için çekirdek, ultra hızlı zaman kapılarının nasıl elde edileceği konusunda yatmaktadır. Şu anda, doğrudan Attosecond darbelerini kullanma, tünelleme iyonizasyonu, doğrusal olmayan foto iletkenlik örnekleme teknolojisi vb. Kullanma gibi ultra hızlı zaman kapıları oluşturmanın birçok yolu vardır. Bu yöntemler vakum sistemleri gerektirir veya foto akımların hassas ölçülmesini gerektirir.
Katı yüzey dört dalga karıştırma işleminin bozulmasına dayalı nabız zaman alanı örnekleme teknolojisi
Son zamanlarda, Xi'an Optik ve Hassas Mekanik Enstitüsü Attosecond Bilim ve Teknoloji Araştırma Merkezi, ultrashort lazer darbeleri için yeni bir zaman alanı örnekleme teknolojisi önerdi. Bu ölçüm teknolojisi, üçüncü dereceden doğrusal olmayan optik etkiye dayanmaktadır ve katı yüzey dört dalgalı karıştırma işlemini bozarak zaman alanında ultra hızlı zaman geçitleri ve örnekleri ultrashort darbeleri elde eder. UltraShort darbesi zaman alanı örnekleme cihazı Şekil 1'de gösterilmiştir. İlk olarak, ultrashort darbesi iki lazer darbesine, yani temel frekans ışık nabzına ve Mask1 tarafından pertürbasyon ışığı nabzına bölünür ve ikisi arasındaki nispi gecikme τ, D şeklinde bir ayna ve piezoelektrik seramik evre tarafından kontrol edilir. Daha sonra, ikisini kaynaşmış kuvars diliminin ön yüzeyine odaklamak için içbükey bir reflektör kullanılır. Son olarak, Mask2, yansıtılan temel frekans ışık darbesini ve pertürbasyon ışığı darbesini bloke etmek için kullanılır ve üretilen dört dalga karıştırma modüle edilmiş sinyali spektrometrenin optik fiber kafasına odaklamak için bir lens kullanılır.
İlk olarak, deneysel cihaz, 800 nm merkezi bir dalga boyu ve bir Ti: safir lazer sistemi tarafından üretilen yaklaşık 30 fs'lik bir darbe genişliğine sahip ultrashort darbelerini ölçmek için kullanıldı. Şekil 2 (a), filtrelemeden sonra ölçülen yansıtılan dört dalgalı karıştırma modülasyon sinyalinin dalga formunu göstermektedir. Frekans alanındaki karşılık gelen spektrum ve faz, Şekil 2 (b) 'de gösterilmektedir. Fazın şu anda düz olduğu, neredeyse yatay bir çizgi olduğu görülebilir. Daha sonra, pertürbasyon ışık darbesinin dağılımını değiştirerek, farklı cıvıltı altındaki pertürbasyon ışık darbesi ölçüldü. Ölçüm sonuçları Şekil 2 (c)-(f) 'de gösterilmiştir. Şekil 2 (c) ve 2 (d) pozitif cıvıltı lazer darbelerine karşılık gelir ve Şekil 2 (e) ve 2 (f) negatif cıvıltı darbelerine karşılık gelir.
Ultrashort darbe zaman alanı örnekleme teknolojisinin güvenilirliğini doğrulamak için, ultrashort darbelerini karşılaştırmak için kurbağa kullanıldı. Şekil 2 (b), 2 (d) ve 2 (f) 'den kurbağa tarafından elde edilen sonuçların ve zaman alanı örnekleme teknolojisinin iyi bir uyum içinde olduğu görülebilir. Daha sonra, merkezi dalga boyu 1700 nm ve yaklaşık 50 Fs nabız genişliğine sahip ultrashort darbeleri, bu deney kurulumu ve kurbağası kullanılarak başarıyla ölçüldü.
Örnekleme işlemi katı yüzeyde meydana geldiğinden, faz eşleştirme koşulu otomatik olarak karşılanabilir, bu nedenle bu ölçüm teknolojisi birkaç döngü veya hatta tek döngü darbelerini ölçmek için uygundur. Daha sonra, TI: safir lazer sistemine dayanarak çok ince bir sıkıştırma sonrası sistem oluşturuldu ve 800 nm merkezi dalga boyu ve yaklaşık 3.4 döngü (yaklaşık 9 fs) dönüşüm sınırı elde edildi. Spektral genişleme ve filtrelemeden sonra lazer darbesinin dağılımını optimize ettikten sonra, yansıtılan dört dalga karıştırma modülasyon sinyalinin dalga formu Şekil 3 (a) 'da gösterilmiştir ve darbe genişliği yaklaşık 12 fs'dir. Karşılık gelen spektrumu ve fazı Şekil 3 (b) 'de gösterilmektedir.
Yukarıdaki ölçüm sonuçları, UltraShort darbe süresi alanı örnekleme teknolojisinin kısa döngü ve birkaç döngü lazer darbelerini karakterize etmek için uygun olduğunu göstermektedir. Şu anda, mevcut silikon bazlı ve ingAAs dedektörlerine dayanan uygulanabilir dalga boyu 200-2600 nm'dir. 2600 nm'yi aşan dalga boyu olan lazer darbeleri için, geleneksel dedektörler dört dalga karıştırma sinyallerini doğrudan tespit edemez. Bu ölçüm teknolojisinin uygulama kapsamını daha da genişletmek için, lazer darbelerini dalga boyu aralığında 2600-7800 nm ile dolaylı olarak ölçmek için üçlü frekans etkisi kullanılacaktır.
Xi'an Optik ve Hassas Mekanik Enstitüsü'nün Attosecond Bilim ve Teknoloji Araştırma Merkezi, Mayıs 2021'de araştırmacılar Zhao Wei ve Fu Yuxi tarafından yönetildi. Araştırma merkezi, Attosecond Science ve Technology'ye odaklanmakta ve yüksek güçlü gelişmiş lazer teknolojisi, orta kızılötesi femtosaniye lazer, birkaç döngü lazer teknolojisi, Attoseconded elektron mikroskobu, ultraFast görüntüleme, ultrafast görüntüleme, ultrafast görüntüleme, ultrafast dinamiklerinin vb. Yalnızca araştırma merkezi üzerine araştırmalar yürütmektedir. Hafif kaynaklar, aynı zamanda bir dizi Ulusal Doğa Bilimi Vakfı, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'nın kilit Ar-Ge planları, Çin Bilimleri Akademisi'nin büyük bilimsel ve teknolojik altyapısının araştırılmasının, Shaanxi Doğal Bilimler Temel Araştırma Planı, Shaanxi Attosecond Bilim Araştırma Projeleri de dahil olmak üzere bir dizi büyük ulusal ve il bilimsel araştırma projesine başkanlık etmektedir. Son yıllarda, Attosecond Science and Technology Araştırma Merkezi, yüksek güçlü ince film lazerlerinin temel süreçlerini ve teknolojilerini aştı, 1 kHz, 200 MJ seviyesi pikosaniye lazer çıkışı sağladı ve yüksek uç lazerlerin ve ileri attosekond lazerlerin yapısı için temel çekirdek teknolojileri ve cihazlar sağladı; zaman alanında lazer alanının doğrudan ölçüm yöntemi önerildi ve gösterdi; ve Attosecond zamana bağlı kırınım görüntülemesinin temel zorluklarını bozdu. Attosecond Bilim ve Teknoloji Araştırma Merkezi, Attosecond Science ve Technology tarafından yönlendirilir, ileri ultra hızlı lazer teknolojisi ve ultrafast dinamikleri tespiti ile temsil edilen ultra hızlı bilimsel araştırmalar yapar ve ultra hızlı bilim ve teknoloji araştırmaları için uluslararası olarak ünlü bir Highland inşa etmeye kararlıdır.
