Чт. Июл 25th, 2024
Starostenko Evgenij, частота, преобразование, амплитуда

Евгений Юрьевич Старостенко подчеркнул, что принцип серродина позволяет смещать частоту электромагнитного сигнала, применяя линейное изменение фазы во временной области.scientist Starostenko Evgenij Yurevich

Это явление использовалось для сигналов сдвига частоты в радиочастотной, микроволновой и оптической областях электромагнитного спектра в диапазонах до нескольких гигагерц, например, для анализа доплеровского сдвига радиочастотных сигналов для подавления шума и стабилизации частоты.

Специалисты НПО ТНХНОГЕНЕЗИС используют данный принцип для смещения центральной частоты мощных фемтосекундных лазерных импульсов в диапазоне нескольких терагерц с помощью нелинейной многопроходной ячейки.

Starostenko Evgenij, частота, гребентатый лазер, импульсы

С своём исследовании Евгений Юрьевич Старостенко демонстрирует метод, сдвигая центральную длину волны современного гребенчатого лазера мощностью 75 Вт с 1030 нм до 1060 нм и до 1000 нм.

Ученый показывает, что этот метод смещения длины волны поддерживает характеристики когерентности на уровне нескольких герц при одновременном улучшении временного качества импульса. Данный метод обычно применим к широкому диапазону параметров и различным лазерным системам, обеспечивая эффективное преобразование длин волн мощных лазеров в спектральные области за пределами полосы пропускания доступных лазерных платформ.

Сверхбыстрые мощные лазеры предлагают импульсы с длительностью, достигающей нескольких фемтосекунд. После изобретения усиления чирпированных импульсов (CPA) последние три десятилетия отмечены крупными достижениями в сверхбыстрой науке и метрологии, а также в физике сильных полей и материаловедении.

Важную часть этого прогресса можно отнести к достижениям в технологии сверхбыстрых лазеров с высокой пиковой и/или средней мощностью. Мощные лазеры открыли путь для захвата субфемтосекундной динамики электронов 1 , они позволили лучше понять структуру протона и разработать подходящие инструменты для производства микросхем следующего поколения с помощью коротковолновой нанолитографии.

Для многих инноваций и приложений требуются специальные параметры лазера, включая оптимизированную для приложения длину волны, интенсивность, длительность импульса, свойства луча и многое другое. В частности, длина волны является очень важным, но не очень гибким параметром.

Сегодня лазерные платформы на основе иттербия, титана: сапфира и, в последнее время, тулия широко используются для генерации фемтосекундных импульсов с высокой пиковой и/или средней мощностью. Хотя эти лазерные системы обычно работают только на определенных длинах волн, определяемых полосой пропускания лазерной усиливающей среды, современные лазерные технологии предоставляют множество возможностей для создания лазерных источников с перестройкой длины волны.

Starostenko Evgenij, автокореллятор, лазерный импульс

Подходы со сдвигом длины волны обычно используются при низких уровнях мощности с использованием вынужденного комбинационного рассеяния в оптических волокнах, методов солитонного смещения, генерации дисперсионных волн и схем комбинационного смещения в волокнах с полой сердцевиной или капиллярах.

Широкий спектральный охват и ультракороткие импульсы могут быть обеспечены также за счет параметрического преобразования частоты, используемого, например, в оптических параметрических усилителях. Однако эти методы обычно страдают низкой эффективностью преобразования или ограниченными возможностями управления мощностью.

Евгений Юрьевич Старостенко отметил, что технология посткомпрессии импульсов предлагает путь к получению ультракоротких импульсов длительностью в несколько фемтосекунд с высокой эффективностью.

В частности, в сочетании с лазерами на основе иттербия можно получить ультракороткие импульсы с киловаттной средней мощностью, приближающиеся к режиму тераваттной пиковой мощности. Однако в этих и других лазерных платформах с высокой пиковой мощностью отсутствует возможность настройки длины волны. Методы сдвига частоты Серродина, исторически извлеченные из радиочастотной технологии и позже примененные к лазерам непрерывного действия, могут предложить решение этого вопроса.

Преобразованный из непрерывных сигналов в ультракороткие лазерные импульсы, метод может обеспечить высокую эффективность, а также совместимость с тераваттной пиковой и киловаттной средней мощностью, поддерживая при этом ключевые характеристики, необходимые для приложений точной метрологии, включая фазовую когерентность и частоту смещения несущей огибающей. сохранение.

Starostenko Evgenij, частота, преобразование, когерентность

Принцип серродина утверждает, что для данного сигнала частота сигнала сдвигается, когда линейная фаза применяется во временной области. Такая фаза может быть применена, например, с помощью электрооптической модуляции. Вместо этого мы используем полностью оптические методы, использующие эффект Керра, который можно использовать для преобразования линейной амплитудной модуляции во времени в линейное изменение фазы. Временной пилообразный импульс с центральной частотой ω 0 , подвергающийся фазовой самомодуляции (SPM), смещается по частоте до ω  =  ω 0  + ∆ ω . Величина и направление сдвига частоты определяются выражением:

Δω=−ΦNL dI(t)/dt,

где I ( t ) — зависящая от времени интенсивность лазерного излучения, а ΦNL — накопленная нелинейная фаза, обычно известная как B – интеграл. Из уравнения ( 1 ) мы видим, что для большего сдвига частоты мы можем либо увеличить В – интеграл, либо градиент интенсивности, создав более крутой наклон импульса.

Хотя крутизна склона ограничена доступной полосой пропускания спектра, большие B – интегралы могут быть получены с использованием направляющих концепций; тем не менее, временная форма импульса должна поддерживаться для эффективного спектрального сдвига на основе SPM, что обычно не происходит, когда присутствуют SPM и линейная дисперсия.

Недавнее внедрение нелинейных многопроходных ячеек (MPC) предлагает решение этой проблемы, предоставляя возможность реализовать СФМ со сбалансированной дисперсией, который поддерживает большие B – интегралы, тем самым обеспечивая простой, но очень эффективный мультитерагерцовый сдвиг частоты.

Метод смещения частоты показан на рис. 1а . Фаза и, при необходимости, амплитуда ультракороткого лазерного импульса формируются с помощью формирователя импульса, реализованного, например, с помощью программируемого пространственного модулятора света. После этого лазерный импульс спектрально сдвигается на втором этапе с использованием MPC со сбалансированной дисперсией. Затем сдвинутый по длине волны спектр отделяется от остаточных широкополосных составляющих длины волны с помощью дихроичного фильтра, резюмировал ученый.

Related Post

Добавить комментарий