Luce visibile sub-20 femtosecondifonte laser pulsata sintonizzabile
Recentemente, una squadra di ricerca di u Regnu Unitu hà publicatu un studiu innovativu, annunziendu chì anu sviluppatu cù successu un dispositivu di luce visibile sintonizabile di livellu megawatt sub-20 femtosecondi.fonte laser pulsataQuesta fonte laser pulsata, ultravelocelaser à fibraU sistema hè capace di generà impulsi cù lunghezze d'onda sintonizzabili, durate ultracorte, energie finu à 39 nanojoule è putenza di piccu superiore à 2 megawatt, aprendu nuove prospettive d'applicazione per campi cum'è a spettroscopia ultraveloce, l'imaghjini biologica è a trasfurmazione industriale.
U puntu culminante principale di sta tecnulugia stà in a cumbinazione di dui metudi d'avanguardia: "Amplificazione non lineare gestita da u guadagnu (GMNA)" è "Emissione d'onda dispersiva risonante (RDW)". In u passatu, per ottene impulsi ultracorti sintonizabili di tali alte prestazioni, eranu generalmente necessarii laser di titanio-zaffiro costosi è cumplessi o amplificatori parametrici ottici. Questi dispositivi ùn eranu micca solu costosi, ingombranti è difficiuli da mantene, ma eranu ancu limitati da bassi tassi di ripetizione è intervalli di sintonizazione. A suluzione tutta in fibra sviluppata sta volta ùn solu simplifica significativamente l'architettura di u sistema, ma riduce ancu assai i costi è a cumplessità. Permette a generazione diretta di impulsi di alta putenza sub-20 femtosecondi, sintonizabili da 400 à 700 nanometri è oltre à una alta frequenza di ripetizione di 4,8 MHz. A squadra di ricerca hà ottenutu sta svolta attraversu un'architettura di sistema cuncepita precisamente. Prima, anu utilizatu un oscillatore di fibra di itterbiu à modu bloccatu chì preserva cumpletamente a polarizazione basatu annantu à un specchiu di anellu di amplificazione non lineare (NALM) cum'è fonte di sementi. Stu cuncepimentu ùn solu assicura a stabilità à longu andà di u sistema, ma evita ancu u prublema di degradazione di l'assorbitori saturati fisichi. Dopu a preamplificazione è a cumpressione di l'impulsi, l'impulsi di semente sò introdutti in u stadiu GMNA. GMNA utilizza a modulazione di autofase è a distribuzione asimmetrica longitudinale di u guadagnu in e fibre ottiche per ottene un allargamentu spettrale è generà impulsi ultracorti cù un chirp lineare quasi perfettu, chì sò infine cumpressi à menu di 40 femtosecondi attraversu coppie di reticoli. Durante u stadiu di generazione RDW, i circadori anu utilizatu fibre à core cavu antirisonanza à nove risonatori autoprogettati è fabbricati. Stu tipu di fibra ottica hà una perdita estremamente bassa in a banda di impulsi di a pompa è in a regione di luce visibile, permettendu à l'energia di esse cunvertita in modu efficiente da a pompa à l'onda dispersa è evitendu l'interferenza causata da a banda risonante à alta perdita. In cundizioni ottimali, l'energia di l'impulsu di l'onda di dispersione emessa da u sistema pò ghjunghje à 39 nanojoule, a larghezza di l'impulsu più corta pò ghjunghje à 13 femtosecondi, a putenza di piccu pò ghjunghje finu à 2,2 megawatt, è l'efficienza di cunversione di l'energia pò ghjunghje finu à u 13%. Ancu più eccitante hè chì, aghjustendu a pressione di u gasu è i parametri di a fibra, u sistema pò esse facilmente allargatu à e bande ultraviolette è infrarosse, ottenendu una sintonizazione à banda larga da l'ultravioletta prufonda à l'infrarossu.
Sta ricerca ùn solu hà una impurtanza significativa in u campu fundamentale di a fotonica, ma apre ancu una nova situazione per i campi industriali è applicativi. Per esempiu, in campi cum'è l'imaghjini di microscopia multi-fotonica, a spettroscopia risolta in u tempu ultraveloce, a trasfurmazione di i materiali, a medicina di precisione è a ricerca in ottica non lineare ultraveloce, questu novu tipu di fonte di luce ultraveloce compatta, efficiente è à bassu costu furnisce à l'utilizatori strumenti è flessibilità senza precedenti. In particulare in scenarii chì richiedenu tassi di ripetizione elevati, putenza di piccu è impulsi ultracorti, sta tecnulugia hè senza dubbitu più cumpetitiva è hà un più grande putenziale di prumuzione paragunatu à i sistemi tradiziunali di amplificazione parametrica ottica o titaniu-zaffiro.
In u futuru, a squadra di ricerca prevede di ottimizà ulteriormente u sistema, cum'è l'integrazione di l'architettura attuale chì cuntene parechji cumpunenti ottici in spaziu liberu in fibre ottiche, o ancu aduprendu un unicu oscillatore Mamyshev per rimpiazzà l'attuale cumbinazione di oscillatore è amplificatore, per ottene a miniaturizazione è l'integrazione di u sistema. Inoltre, adattendu si à diversi tipi di fibre anti-risonanza, introducendu gas attivi Raman è moduli di raddoppiu di frequenza, si prevede chì stu sistema serà allargatu à una banda più larga, furnendu suluzioni laser ultraveloci, à banda larga è interamente in fibra per campi multipli cum'è l'ultraviolettu, a luce visibile è l'infrarossu.
Figura 1. Schema di l'accordatura di u laser pulsatu
Data di publicazione: 28 di maghju di u 2025