מכון שנגחאי לאופטיקה ומכונות מתקדם בסנכרון מדויק של לייזרים דופק אולטרה-קצרים באמצעות סיבי ליבה חלולים נגד תהודה

לאחרונה, מעבדת המפתח של המדינה לפיזיקת לייזר שדה חזק, מכון שנגחאי לאופטיקה ומכונות מדויקות, האקדמיה הסינית למדעים, מרכז ראסל למדע גלי אור מתקדמים, מכון האנגג'ואו לאופטיקה ומכונות מדויקות, Efibe (Ningbo) Optoelectronics Technology Co., Ltd. ואוניברסיטת ווהאן לטכנולוגיה התקדמו בהשגת סנכרון מדויק של לייזרים דופק אולטרה קצר באמצעות סיב ליבה חלול אנטי-תהודה. צוות המחקר דיווח לראשונה על טכנולוגיית הסנכרון הפעילה של לייזר דופק אולטרה-קצר המבוסס על סיב ליבה חלול אנטי-רזוננטי, המשיג רעש נמוך ויעילות גבוהה שידור ובקרת זמן מדויקת של לייזר דופק אולטרה-קצר בפס רחב עם דיוק סנכרון של 2.23 fs (RMS) . תוצאות המחקר הוצגו כ"אספקה ​​יציבה מאוד וגמישה של פולסים מהירים במיוחד ברמת מיקרו-ג'ול בסיבים עם הליבה החלולה נוגדת תהודה עבור סנכרון פעיל" פורסמה ב-Optics Letters.
טכנולוגיית בקרת סנכרון דיוק גבוהה המבוססת על לייזרים דופק אולטרה-קצר נעשה שימוש נרחב בדוושות גז שונות ובמכשירי לייזר אינטנסיביים, מה ששיפר מאוד את דיוק בקרת הזמן של מכשירים מדעיים גדולים. המפתח לסנכרון זמן ברמת דיוק גבוהה הוא להבטיח שידור יציב למרחקים ארוכים של לייזרים דופק קצר במיוחד. לסיב הקוורץ המסורתי קשה להשיג שידור ביצועים גבוהים של לייזרים דופק קצר במיוחד עם אנרגיית פולס בודד מעל מיקרו ג'אול. הסיבה לכך היא הספק הגבוה ביותר של לייזרים דופק קצר במיוחד בתחום המיקרו-ג'ול, שיכולים לצבור במהירות אי-לינאריות מופרזת בסיב עם ליבת סיליקה מתמזגת, וכתוצאה מכך לעיוות של הדופק הן בתחום הזמן והן בתחום התדר.
כדי לטפל בבעיה זו, צוות המחקר השתמש בסיב ליבה חלול נוגד תהודה כדי להשיג שידור יציב ויעיל של פולסי לייזר קצרים עם אנרגיית פולס בודדת בסדר גודל של מיקרו ג'אול ורוחב פולס של פחות מ-200 fs, והשתמשו בהצלחה. זה למחקרי סנכרון דופק לייזר ברמת דיוק גבוהה. כאשר פולסי הלייזר האולטרה-קצרים משודרים בסיב הליבה החלולה האנטי-תהודה שפונה, הספקטרום ורוחב הפולסים שלהם נשארים ללא שינוי במידה רבה עקב הדיכוי האפקטיבי של השפעות לא-לינאריות של גז, ופולסי הלייזר בפלט הסיב דומים לאלו. בכניסה מבחינת הספק ממוצע ויציבות ספקטרלית. הודות למאפיינים של מוליך הגל, יציבות הצבעת הלייזר במוצא משופרת מ-6 מיקרוראד ל-1 מיקרורד, וניתן לשלוט בריצוד של דופק הלייזר ל-2.23 fs (RMS) תוך 90 דקות לאחר השידור דרך סיב ליבה חלול באורך 10 מ'. מחקר זה מוודא את היתכנותו של סנכרון אופטי-אופטי מהיר במיוחד המבוסס על סיב ליבה חלול אנטי-רזוננטי, ומצביע על הפוטנציאל של סיב חלול ליבה אנטי-תהודה לבקרת סנכרון זמן של התקני לייזר ודוושת גז גדולים.
העבודה הקשורה נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין, התכנית הלאומית לתמיכה בכשרונות פוסט-דוקטורט, הקרן הסינית לפוסט-דוקטורט, תכנית הצוות הצעיר במחקר בסיסי של האקדמיה הסינית למדעים, תכנית המחקר הבסיסית של המדע של שנחאי תוכנית פעולה לחדשנות טכנולוגית, ותוכנית הבנייה והתפעול של מעבדת Zhangjiang.