"จาก picoseconds ไปยัง attoseconds" เพื่อให้ได้การซิงโครไนซ์ jitter เวลา attosecond สำหรับเลเซอร์ picosecond
เทคโนโลยีการซิงโครไนซ์เวลาที่แม่นยำสูง
การพัฒนาเลเซอร์พัลซิ่ง ultrashort ทำให้มนุษยชาติสามารถสอบสวนและจัดการกับโลกของวัสดุภายในระยะเวลาอันสั้นมากและการรวมกันของเลเซอร์พัลซิ่งที่มีความสามารถพิเศษสองหรือมากกว่านั้นได้เพิ่มความสามารถนี้ในมิติที่มากขึ้น การซิงโครไนซ์เวลาที่มีความแม่นยำสูงเป็นเทคโนโลยีสำคัญในการตระหนักถึงการทำงานร่วมกันของเลเซอร์ ultrashort-pulse ในบรรดาเทคนิคการซิงโครไนซ์ด้วยเลเซอร์, การเชื่อมโยงแบบครอสคอร์แบบออปติคัล (BOC) และเลเซอร์ interferometry มีบทบาทสำคัญในการควบคุมการซิงโครไนซ์เวลาอย่างแม่นยำและการซิงโครไนซ์เฟสของแหล่งเลเซอร์หลายแหล่ง พวกเขาให้การสนับสนุนที่สำคัญสำหรับการสังเคราะห์ที่มีความแม่นยำสูงหลายพัลส์และเอาต์พุตที่เสถียรของระบบเลเซอร์
โดยทั่วไปแล้วเทคนิคการใช้ความสัมพันธ์ระหว่างออปติคัลโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับการสร้างสัญญาณความถี่ผลรวมโดยการผสมสัญญาณสองสัญญาณ (เช่นพัลส์เลเซอร์สองตัว) ที่ป้อนเข้าสู่สื่อไม่เชิงเส้น สัญญาณที่สร้างขึ้นเหล่านี้จะถูกส่งไปยังเครื่องตรวจจับที่สมดุลซึ่งกำหนดความล่าช้าระหว่างสัญญาณอินพุตทั้งสองโดยการวัดความแตกต่างของความเข้มของสัญญาณเอาต์พุต เทคนิคการรบกวนด้วยเลเซอร์ได้รับข้อมูลเกี่ยวกับเฟสของเลเซอร์โดยการวิเคราะห์รูปแบบการรบกวนของลำแสงเลเซอร์และใช้เพื่อควบคุมและซิงโครไนซ์คานเลเซอร์หลายตัว เทคนิคนี้มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการซิงโครไนซ์เลเซอร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อจำเป็นต้องมีการควบคุมตำแหน่งสัมพัทธ์และเฟสของคานเลเซอร์ที่แม่นยำ
การซิงโครไนซ์ picosecond สำหรับเลเซอร์ picosecond
เมื่อเร็ว ๆ นี้ห้องปฏิบัติการสำคัญของรัฐเกี่ยวกับฟิสิกส์เลเซอร์ที่แข็งแกร่งของสถาบันกลไกออปติคอล (SIOEM) ของเซี่ยงไฮ้ (SIOEM) ได้บรรลุการซิงโครไนซ์ Attosecond ของพัลส์เลเซอร์ Picosecond ตามระบบการซิงโครไนซ์เวลาที่สร้างขึ้นอย่างอิสระ วิทยาศาสตร์ Arsec เป็นสาขาสำคัญของออพติกที่มีความพิเศษและวิทยาศาสตร์เลเซอร์ซึ่งมีเป้าหมายหลักคือการตรวจจับและจัดการกับปรากฏการณ์ที่รุนแรงเช่นการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนซึ่งให้มุมมองใหม่สำหรับการทำความเข้าใจกฎพื้นฐานของโลกวัสดุ ตัวอย่างเช่นในปฏิกิริยาทางเคมีการแตกและการปรับโครงสร้างของพันธะโมเลกุลจะถูกกำหนดโดยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอย่างรวดเร็วและสเกลเวลา Attosecond นำเสนอความเป็นไปได้ของการสังเกตและจัดการกระบวนการเหล่านี้โดยตรง Attosecond (10-18 วินาที) ปัจจุบันเป็นหน่วยที่สั้นที่สุดในช่วงเวลาที่มนุษย์สามารถจัดการได้อย่างแม่นยำและการตระหนักถึงการควบคุมเวลาที่แม่นยำสูงเป็นพิเศษนี้ไม่สามารถทำได้หากไม่ได้รับการสนับสนุนจากเทคโนโลยีการซิงโครไนซ์เวลาด้วยเลเซอร์ เนื่องจาก picosecond (10-12 s) พัลส์เลเซอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงพื้นฐานที่สำคัญสำหรับการทดลองทางวิทยาศาสตร์ attosecond จำนวนมากวิธีแก้ไขเวลาการกระวนกระวายใจของเลเซอร์ picosecond ไปยังระดับ attosecond เป็นพื้นฐานสำหรับการรับรองประโยชน์ของวิทยาศาสตร์ attosecond
ผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์ในวิทยาศาสตร์เลเซอร์และวิศวกรรมพลังงานสูง 2024, ฉบับที่ 6 (Hongyang Li, Keyang Liu, Ye Tian, Liwei Song, "การแก้ไขความผันผวนของระยะเวลาที่มั่นคงในระยะยาวสำหรับเลเซอร์ picosecond ด้วยความแม่นยำระดับ Attosecond
รูปที่ 1 แผนผังของการซิงโครไนซ์เลเซอร์ picosecond
ทีมวิจัยได้พัฒนาเทคโนโลยีการซิงโครไนซ์เลเซอร์เพื่อวัดและให้ข้อเสนอแนะแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับเลเซอร์ picosecond ด้วยการกระวนกระวายใจเวลาที่มีความแม่นยำสูงซึ่งควบคุมการกระวนกระวายใจของระบบในช่วง Attosecond-level และปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบเลเซอร์ในระหว่างการดำเนินการเป็นเวลานาน การตั้งค่าการทดลองแสดงในรูปที่ 1 ทีมวิจัยใช้เทคนิคการบีบอัดพัลส์หลายโพรง (MPC) เทคนิคการบีบอัดพัลส์ที่มีความสมดุลระหว่างการวัดความสัมพันธ์ระหว่างออปติคัล การ จำกัด แบนด์วิดธ์ที่ได้รับของคริสตัล YB: YAG ความกว้างพัลส์เอาท์พุทของเลเซอร์โซลิดสเตตที่ใช้ผลึกนี้มักจะอยู่ในลำดับของ femtoseconds หลายร้อย femtoseconds หรือแม้แต่ picoseconds และการบีบอัดของ 0. 8 PS ถึง 95 FS MV/FS และเวลากระวนกระวายใจได้รับการแก้ไขล่วงหน้าโดย BOC ถึง 1.12 FS ที่ความแม่นยำในการวัดนี้และผลลัพธ์ดังแสดงในรูปที่ 2 ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ความผันผวนของเฟสได้รับการชดเชยโดยใช้ลูปตอบรับแบบอิงอินเตอร์เฟอโรเมตรีถึง 189 เป็น RMS (λ/18)
รูปที่ 2 (a) แผนผังของ BOC ที่ไม่ใช่การสื่อสาร, (b) เส้นโค้ง intercalation สำหรับความกว้างพัลส์ของ 0. 8 ps และ 95 fs (c) กำหนดเวลาดริฟท์พร้อมข้อเสนอแนะปิด (เส้นสีเทา) และเปิด (เส้นสีดำ, เส้นสีแดง)
รูปที่ 3 (a) แผนผังของการกระจายความเข้มของขอบรบกวนด้วย (เส้นสีแดง) และไม่มี (เส้นสีดำ) เฟสดริฟท์ (สิ่งที่ใส่เข้าไปแสดงรูปแบบการรบกวน), (b) BOC (เส้นสีเทา) และ BOC ที่มีสัญญาณรบกวนในเวลาเดียวกัน
สรุปและมุมมอง
การศึกษาที่เกี่ยวข้องให้ความเป็นไปได้ของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานเกี่ยวกับสเกลเวลา Attosecond ซึ่งเป็นคุณค่าทางวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมสำหรับการพัฒนาการถ่ายภาพการตอบสนองแบบ attosecond, การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่รวดเร็วและการทดลองปั๊ม ในอนาคตความแม่นยำในการวัดและความเสถียรของระบบจะได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมในพลังงานที่สูงขึ้นและระบบชีพจรหลายเลเซอร์ที่ซับซ้อนมากขึ้น
