„Od pikosekundy po attosekundy“ na dosiahnutie synchronizácie časových jitter pre pikosekundy pre pikosekundové lasery
Technológia synchronizácie s vysokým presným časom
Vývoj ultrashort pulzných laserov umožnil ľudstvu skúmať a manipulovať s materiálnym svetom v extrémne krátkom časovom stupni a kombinácia dvoch alebo ešte viac ultrashort pulzných laserov obohatila túto schopnosť vo viacerých rozmeroch. Synchronizácia času s vysokou presnosťou je kľúčovou technológiou na realizáciu spolupráce laserov ultrashort-pulzov. Medzi laserovými synchronizačnými technikami zohrávajú dôležitú úlohu vyváženú optickú krížovú koreláciu (BOC) a laserovú interferometriu dôležitú úlohu pri presnej kontrole časovej synchronizácie a synchronizácie fáz viacerých laserových zdrojov. Poskytujú kritickú podporu pre vysokú presnú, viacpultnú syntézu a stabilný výstup laserových systémov.
Vyvážené optické inter-korelačné techniky sa zvyčajne spoliehajú na generovanie súčtových frekvenčných signálov zmiešaním dvoch signálov (napr. Dva laserové impulzy) privádzané do nelineárneho média. Tieto generované signály sa potom odosielajú do vyváženého detektora, ktorý určuje oneskorenie medzi dvoma vstupnými signálmi meraním rozdielu v intenzite výstupných signálov. Technika interferencie laserom získava informácie o fáze lasera analýzou interferenčného vzoru laserového lúča a používa sa na kontrolu a synchronizáciu viacerých laserových lúčov. Táto technika hrá pri laserovej synchronizácii mimoriadne dôležitú úlohu, najmä ak je potrebná presná kontrola relatívnej polohy a fázy laserových lúčov.
Pikosekundová synchronizácia pre pikosekundové lasery
Nedávno štátne kľúčové laboratórium laserovej fyziky silného poľa v Šanghajskom inštitúte optických strojov (SIOEM) dosiahlo synchronizáciu pikosekundových laserových impulzov na základe nezávisle konštruovaného systému synchronizácie časov. Arsec Science je dôležitou odvetvím ultrarýchle optiky a laserovej vedy, ktorej hlavným cieľom je detekovať a manipulovať s ultrarýchlenými javmi, ako je pohyb elektrónov, čo poskytuje nový pohľad na pochopenie základných zákonov materiálneho sveta. Napríklad pri chemických reakciách je prelomenie a reorganizácia molekulárnych väzieb určené ultrardečným pohybom elektrónov a časový rozsah atosekundu ponúka možnosť priameho pozorovania a manipulácie s týmito procesmi. AttoseCond (10-18 sekundy) je v súčasnosti najkratšou jednotkou v časovom stupni, s ktorým môžu ľudia presne manipulovať, a realizáciu tohto ultra vysokého presného riadenia času nie je možné dosiahnuť bez podpory technológie synchronizácie laserového času. Pretože laserové impulzy PicoseCond (10-12 s) sú dôležitým základným zdrojom svetla pre mnohé experimenty v oblasti attosekundovej vedy, ako napraviť časový jitter pikosekundových laserov na úroveň attosekundu, je základom pre zabezpečenie užitočnosti Atosecond Science.
Výsledky sú publikované v vysoko výkonnej laserovej vede a inžinierstve 2024, vydanie 6 (Hongyang Li, Keyang Liu, Ye Tian, Liwei Song, „Dlhodobá stabilná korekcia kolísania načasovania pre PicoseCond Laser s presnosťou na úrovni AtoseCond na úrovni,“).
Obrázok 1 Schéma pikosekundovej laserovej synchronizácie
Výskumný tím ďalej vyvinul technológiu laserovej synchronizácie na meranie a poskytovanie spätnej väzby v reálnom čase na PicoseCond Laser s vysoko presným časovým jitterom, ktorý riadi časový jitter systému v rozsahu na úrovni attosekundu a zlepšuje spoľahlivosť laserového systému počas dlhoročnej prevádzky. Experimentálne nastavenie je znázornené na obr. Obmedzujúca sa na šírku pásma pásma YB: YAG, výstupná šírka impulzu laserov v tuhom stave, ktoré využívajú tento kryštál, je zvyčajne v poradí niekoľko stoviek femtosekúnd alebo dokonca pikosekundy a kompresia {0. MV/FS a časový jitter je vopred korigovaný BOC na 1,12 FS pri tejto presnosti merania a výsledok je znázornený na obr.
Obr. 2 (a) Schéma nekomutatívneho BOC, (b) interkalačné krivky pre šírku impulzov 0. 8 ps a 95 fs. c) Drift načasovania so spätnou väzbou (sivá čiara) a zapnuté (čierna čiara, červená čiara)
Obr. 3 (a) Schéma distribúcie intenzity interferenčných okrajov s (červenou čiarou) a bez (čiernej čiary) fázového driftu (vložka zobrazuje vzor interferencie), b) BOC (šedá čiara) a BOC s interferenciou v rovnakom čase (červená čiara) Výsledkom korekcie načasovania načasovania
Zhrnutie a výhľad
Súvisiaca štúdia poskytuje možnosť základného vedeckého výskumu v časovom meradle attosekund, ktorý má veľkú vedeckú hodnotu pre vývoj zobrazovania v oblasti attosekundového rozlíšenia, detekcie ultra rýchlej dynamiky a experimentov s pumpami. V budúcnosti sa presnosť merania a stabilita systému budú ďalej zlepšovať vo vyššom výkone a zložitejších multi-laserových pulzných systémoch.
