"Alates pikosekunditest kuni attosekundideni", et saavutada attosekundi aegne sünkroniseerimine piksekundi laserite jaoks
Kõrge täpsuse aja sünkroonimise tehnoloogia
Ultrašort -pulseeritud laserite arendamine on võimaldanud inimkonnal materiaalse maailmaga manipuleerida ja manipuleerida äärmiselt lühikese aja jooksul ning kahe või veelgi suurema impulss -laseri kombinatsioon on rikastanud seda võimet rohkem mõõtmeid. Ülemäärase aja sünkroniseerimine on peamine tehnoloogia ultrašort-impulsilaserite ühistu töö realiseerimiseks. Laseri sünkroniseerimistehnikate hulgas mängivad tasakaalustatud optilise ristkorrelatsiooni (BOC) ja laseri interferomeetriat olulist rolli mitme laserallika aja sünkroniseerimise ja faasi sünkroniseerimise täpselt kontrollimisel. Need pakuvad kriitilist tuge ülitäpseks, mitme impulsi sünteesiks ja lasersüsteemide stabiilseks väljundiks.
Tasakaalustatud optiline omavaheline korrelatsiooni tehnikad tuginevad tavaliselt summasageduslike signaalide genereerimisele, segades kaks signaali (nt kaks laserimpulssi), mis on toidetud mittelineaarsesse söötmesse. Seejärel saadetakse need genereeritud signaalid tasakaalustatud detektorisse, mis määrab viivituse kahe sisendsignaali vahel, mõõtes väljundsignaalide intensiivsuse erinevust. Laseri häirete tehnika saab teavet laseri faasi kohta, analüüsides laserkiire häirete mustrit ja seda kasutatakse mitme laserkiir'i juhtimiseks ja sünkroonimiseks. Sellel tehnikal on äärmiselt oluline roll laseri sünkroniseerimisel, eriti kui on vaja täpset kontrolli laserkiirte suhtelise positsiooni ja faasi üle.
Pikosekundi sünkroniseerimine Pikosekundi laserite jaoks
Hiljuti on Shanghai optiliste masinate instituudi (SIOEM) tugevavälja laserfüüsika (SIOEM) riiklik võtmelabor saavutanud pikosekundilise laserimpulsside antsekundi sünkroniseerimise, mis põhineb sõltumatult konstrueeritud aja sünkroonimissüsteemil. ARSEC -teadus on ülikiire optika ja laserteaduse oluline haru, mille põhieesmärk on ultrafastide nähtuste tuvastamine ja manipuleerimine, näiteks elektronide liikumine, mis pakub uut vaatenurka materiaalse maailma põhiseaduste mõistmiseks. Näiteks keemiliste reaktsioonide korral määratakse molekulaarsete sidemete purunemine ja ümberkorraldamine elektronide ultrafastilise liikumisega ning attosekundi ajakava pakub võimalust neid protsesse otseselt jälgida ja manipuleerida. AtToseCond (10-18 sekundid) on praegu ajaskaala lühim üksus, mida inimesed saavad täpselt manipuleerida, ja selle ülimahtliku täpsusega ajakontrolli realiseerimist ei saa saavutada ilma laseri aja sünkroniseerimise tehnoloogia toeta. Kuna PicoseCond (10-12 s) on laserimpulsid paljude attosekundiliste teaduskatsete jaoks oluline põhikallial, on attosekundiliste teaduse kasulikkuse tagamiseks aluseks sellele, kuidas PicoseCond Lasers'i antsekundi laserite tasandil korrigeerida.
Tulemused avaldatakse ajakirjas High Power Laser Science and Engineering 2024, väljaanne 6 (Hongyang Li, Keyang Liu, Ye Tian, Liwei Song, "Pikaajaline stabiilne ajastuse kõikumise parandus piksekundilise laseri jaoks koos attoseCond taseme täpsusega," High Power Laser Sci. 12, 06000 (2024).
Joonis 1 Pikosekundilise laseri sünkroniseerimise skeem
Uurimisrühm töötas edasi laseri sünkroonimise tehnoloogiat, et mõõta ja saada reaalajas tagasisidet Pikosekundi laseri kohta ülitäpse ajaga, mis kontrollib süsteemi ajavahemiku ajavahemikus AttoseCond taseme vahemikus ja parandab lasersüsteemi usaldusväärsust pikaajalise töö ajal. Eksperimentaalne seadistus on näidatud joonisel 1. Uurimisrühm kasutas mitmekäigulise õõnsuse (MPC) impulsi tihendamise tehnikat, tasakaalustatud optilise korrelatsiooni tehnikat ja lähivälja interferomeetriat ajalisi mõõtmeid ning töötas välja analüüsi- ja juhtimissüsteemi ajavormi reaalajas korrigeerimiseks. YB: YAG kristalli võimenduse ribalaiusega piirates on seda kristalli kasutavate tahkislaserite väljundimpulsi laius tavaliselt mitmesaja femtosekundi või isegi pikosekundi suurusjärgus ja {0}. 8 PS kokkusurumine, 8 PS-ni. MPC-le, kasutades MPC-d 57 MV/FS-i parandamiseks BOC-ist alates BOC-ist. MV/FS ja ajaline värisemine korrigeeritakse selle mõõtmise täpsuse ajal eelnevalt BOC-ni 1,12 FS-ni ja tulemus on näidatud joonisel 2. Selle põhjal kompenseeriti faasi kõikumine interferomeetriapõhise tagasiside abil 189-ni (λ/18) rms ja tulemused on näidatud joonisel 3.
Joonis 2 (a) Mittekommutatiivse BOC skeem, (b) 0 impulsi laiuste interkalatsiooni kõverad. 8 ps ja 95 fs. c) ajastus triiv koos tagasisidega välja lülitatud (hall joon) ja sisse (must joon, punane joon)
Joonis 3 (a) Häirete pingete intensiivsuse jaotuse skeem (punase joonega) ja ilma (musta joone) faasi triiviga (sisestus näitab häirete mudelit), b) BOC (hall joon) ja BOC, millel on häired samal ajal (punane joon) ajastuse korrektsiooni tulemused
Kokkuvõte ja väljavaade
Sellega seotud uuring annab võimaluse attosekundi ajaskaala põhiteadusuuringutele, mis on väga teadusliku väärtusega atsesekundi-eraldusvõime kujutise arendamiseks, ultrafastide dünaamika tuvastamise ja pumba-sooduskatsete arendamiseks. Tulevikus parandatakse mõõtmise täpsust ja süsteemi stabiilsust veelgi suurema võimsusega ja keerukamate mitme lasersimpsise süsteemi korral.
