Dari pemesinan presisi hingga mikroskop lanjut, permintaan untuk daya - yang lebih tinggi, laser ultrafast terus tumbuh. Secara tradisional, para peneliti mengandalkan serat mode - tunggal untuk membangun laser ini, tetapi mereka menghadapi batas fisik mendasar pada output energi. Untuk menerobos hambatan ini, kami telah beralih ke serat multimode, yang dapat membawa banyak mode cahaya - pada dasarnya bentuk cahaya yang berbeda - sekaligus, teknik yang dikenal sebagai mode spatiotemporal - penguncian (STML).
Namun, membuat mode yang berbeda ini bekerja bersama dalam harmoni telah menjadi tantangan yang signifikan. Dalam penelitian terbaru kami, diterbitkan diHuruf optik, kami telah mengembangkan teknik baru yang memungkinkan kami untuk secara tepat dan mandiri mengontrol masing -masing mode transversal ini, yang mengarah ke dorongan dramatis dalam kekuatan laser dan keserbagunaan.
Masalah inti yang kami hadapi dikenal sebagai dispersi antar moda. Dalam serat multimode, mode cahaya yang berbeda melakukan perjalanan dengan kecepatan yang sedikit berbeda. Ketidakcocokan kecepatan ini menyebabkan pulsa laser menyebar dan terpisah dalam waktu dan ruang, mencegah pembentukan pulsa daya stabil, tinggi-. Teknik STML sebelumnya biasanya menggunakan metode yang disebut penyaringan spasial untuk mengkompensasi dispersi ini, tetapi pendekatan ini membatasi jumlah mode yang dapat dikunci bersama, sehingga menutup potensi peningkatan daya.
Untuk menyelesaikan ini, kami mengusulkan teknik kontrol divisi mode transversal. Pendekatan kami langsung: kami menggunakan perangkat yang disebut Mode Multiplexer/Demultiplexer (MUX/Demux) untuk memisahkan balok campuran di dalam serat multimode menjadi saluran individual, satu untuk setiap mode. Setelah dipisahkan, kami dapat mengelola dispersi (yaitu, penundaan perjalanan) untuk setiap mode secara independen dengan menambahkan panjang yang tepat dari kompensasi serat untuk setiap saluran.
Setelah mengoptimalkan setiap mode, kami menggabungkannya kembali dengan multiplexer menjadi balok tunggal, kuat, dan koheren. Metode ini secara teoritis memungkinkan kita untuk mengunci sejumlah mode, memaksimalkan potensi energi serat.
Kami menerapkan teknik kami dalam gambar - delapan, yb - doped, semua - fiber, spatiotemporal, mode - laser terkunci. Hasil eksperimen sangat menggembirakan. Dengan mengunci empat mode transversal (LP01, LP11, LP21, dan LP02) secara bersamaan, kami mencapai pulsa soliton disipatif dengan energi 15 NJ pada tingkat pengulangan 14,49 MHz.
Yang terpenting, kami menunjukkan bahwa skala daya output dengan jumlah mode yang berpartisipasi. Ketika empat mode dikunci secara bersamaan, efisiensi kemiringan laser - Ukuran seberapa efisien itu mengubah daya pompa menjadi daya output - mencapai 7,9%, yang lebih dari dua kali lipat efisiensi 3,79% dari operasi mode {{5} tunggal tunggal.
Selain itu, teknik kami menawarkan kemampuan membentuk balok yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dengan memilih secara dinamis kombinasi mode yang terlibat dalam mode - penguncian, kami berhasil menghasilkan quasi - flat - balok atas dengan profil intensitas yang seragam. Balok khusus ini mencapai daya output rata -rata 150 mW dan energi pulsa tunggal 10,4 NJ pada daya pompa 3 W. Laser kami juga menunjukkan stabilitas istilah long - yang sangat baik, dengan pusat minimal - penyimpangan frekuensi setelah 12 jam operasi kontinu.
Sebagai kesimpulan, kami telah mengembangkan dan secara eksperimental memvalidasi teknik kontrol baru yang mengatasi daya inti - bottleneck skalabilitas dalam laser serat STML. Dengan mengontrol dispersi secara independen dari setiap mode transversal, skema kami menyediakan jalur yang layak untuk menyinkronkan sejumlah mode dan memaksimalkan ekstraksi energi.
Kami percaya kerangka kerja universal ini untuk multi - mode dinamika spatiotemporal kontrol membuka jalan bagi generasi berikutnya dari sumber cahaya ultrafast, menjanjikan aplikasi yang berdampak dalam fabrikasi presisi, mikroskop nonlinier, dan sains attosecond.
Kisah ini adalah bagian dari dialog Science X, di mana para peneliti dapat melaporkan temuan dari artikel penelitian yang diterbitkan. Kunjungi halaman ini untuk informasi tentang dialog sains x dan cara berpartisipasi.
