Opakujúce sa gigahertzové impulzy s individuálnymi farbami a tvarmi odomykajú nový potenciál v ultrarýchlom zobrazovaní a laserovom spracovaní.
Generovanie a tvarovanie vysoko sa opakujúcich impulzov je veľkým prísľubom pre rôzne aplikácie, vrátane vysokorýchlostnej fotografie, laserového spracovania a generovania akustických vĺn. Gigahertzové (GHz) impulzy s intervalmi ~0.01 ~ ~10 nanosekúnd sú obzvlášť cenné pri vizualizácii ultrarýchlych javov a zlepšovaní účinnosti laserového spracovania.
Aj keď existujú metódy na generovanie zhlukov impulzov v GHz, pretrvávajú problémy, ako je nízka priepustnosť energie impulzov, slabá laditeľnosť intervalov impulzov a zložitosť existujúcich systémov. Okrem toho je tvarovanie priestorového profilu každého zhlukového impulzu GHz obmedzené v dôsledku nedostatočnej odozvy modulátorov priestorového svetla.
Na riešenie týchto výziev tím výskumníkov z University of Tokio a Saitama University vyvinul inovatívnu optickú technológiu nazývanú „spektrum shuttle“, ktorá súčasne generuje a tvaruje priestorové obrysy impulzov impulzov GHz.
Japonsko vytvára optickú technológiu, ktorá súčasne generuje a tvaruje gigahertzové impulzy.
(Zdroj obrázka: University of Tokyo)
Metóda zahŕňa horizontálne rozptýlenie ultrakrátkych impulzov cez difrakčnú mriežku pomocou paralelných zrkadiel na priestorové oddelenie impulzov do rôznych vlnových dĺžok. Tieto vertikálne usporiadané impulzy je možné individuálne priestorovo modulovať pomocou modulátora priestorového svetla. Výsledné modulované impulzy s rôznymi časovými oneskoreniami v rozsahu GHz vytvárajú spektrálne oddelené zhluky impulzov GHz, z ktorých každý má jedinečný tvar vo svojom priestorovom profile.
Uvádza sa, že metóda je úspešná pri generovaní impulzov impulzov GHz s diskrétnymi variáciami vlnovej dĺžky a časového intervalu. Ukazuje vytváranie priestorových profilov vrátane posunov polohy a rozdelenia vrcholov. Aplikácia metódy na ultrarýchle spektrálne zobrazovanie demonštruje jej schopnosť súčasne zachytiť dynamiku rôznych pásiem vlnových dĺžok.
Metóda uľahčuje ultrarýchle zobrazovanie v časových mierkach sub-nanosekundy až nanosekundy, čo umožňuje analýzu rýchlych, neopakujúcich sa javov. Medzi jeho potenciálne aplikácie patrí odhaľovanie neznámych ultrarýchlych javov a monitorovanie rýchlych fyzikálnych procesov v priemyselných prostrediach. Schopnosť individuálneho tvarovania impulzov GHz je sľubná aj pri presnom laserovom spracovaní a laserovej terapii.
Je pozoruhodné, že vyššie uvedený tím navrhol inovatívne metódy, ktoré vedú ku kompaktnému dizajnu a zlepšujú jeho prenosnosť, vďaka čomu je použiteľný vo vedeckých výskumných zariadeniach a rôznych odvetviach priemyselných technológií.
Keitaro Shimada, kandidát na doktorandské štúdium na Katedre bioinžinierstva Tokijskej univerzity, povedal: "Naša jedinečná optická štruktúra umožňuje manipuláciu s ultrakrátkymi impulzmi pomocou trojrozmernej optickej dráhy, čo vedie k bezprecedentnej priestorovej manipulácii impulzov impulzov GHz."
Dodal: "Spektrálny prenos poskytuje široký rozsah pulzných impulzov GHz s intervalmi od 10 pikosekúnd do 10 nanosekúnd. Verím, že aplikácie založené na našej technológii pre rôzne ciele, vrátane plazmy, kovov a buniek, urýchlia vedecký objav a technologické inovácie v priemysle a medicíne“.
Táto inovatívna technológia otvára cestu pre pokrok v ultrarýchlom zobrazovaní s dôsledkami pre vedecký výskum aj priemyselné aplikácie. Jeho schopnosť súčasne generovať a vytvárať zhluky impulzov GHz predstavuje všestranný nástroj na štúdium rýchlych javov a zlepšovanie procesov založených na laseri.
