Az optikai szálas Kerr-rezonátor illusztrációja, amelyet a rochesteri kutatók spektrális szűrővel használtak erősen csipogó lézerimpulzusok létrehozására. Az előtérben látható szivárványminta azt mutatja, hogy a csipogó lézerimpulzus színei hogyan válnak el időben egymástól. Köszönetnyilvánítás: University of Rochester illusztráció / Michael Osadciw
A Rochesteri Egyetem kutatói leírják az első erősen csipogó impulzusokat, amelyeket egy Kerr-rezonátor spektrális szűrőjének felhasználásával hoztak létre.
A 2018-as fizikai Nobel-díjat azok a kutatók osztották ki, akik a Rochesteri Egyetemen egy ultrarövid, mégis rendkívül nagy energiájú lézerimpulzusok létrehozására szolgáló technikát vezettek be.
Az Egyetem Optikai Intézetének kutatói most ugyanazokat a nagy teljesítményű impulzusokat – úgynevezett csiripelt impulzusokat – állítottak elő oly módon, hogy még viszonylag alacsony minőségű, olcsó berendezésekkel is működjenek. Az új munka utat nyithat a következőkhöz:
- Jobb nagy kapacitású távközlési rendszerek
- Továbbfejlesztett asztrofizikai kalibrációk, amelyeket az exobolygók megtalálására használtak
- Még pontosabb atomórák
- Precíz eszközök a légkörben lévő kémiai szennyeződések mérésére
Egy papírban Optica, a kutatók leírják az erősen csipogó impulzusok első bemutatását, amelyeket egy Kerr-rezonátor spektrális szűrőjének felhasználásával hoztak létre – ez egy egyszerű optikai üreg, amely erősítés nélkül működik. Ezek az üregek nagy érdeklődést váltottak ki a kutatók körében, mivel „számos bonyolult viselkedést támogathatnak, beleértve a hasznos szélessávú fénykitöréseket” – mondja William Renninger társszerző, az optika adjunktusa.
A spektrális szűrő hozzáadásával a kutatók manipulálhatnak egy lézerimpulzust a rezonátorban, hogy kiszélesítsék annak hullámfrontját a sugár színeinek elválasztásával.
Az új módszer azért előnyös, mert „ahogy kiszélesíti az impulzust, csökkenti az impulzus csúcsát, és ez azt jelenti, hogy több energiát fektethet bele, mielőtt eléri a problémákat okozó magas csúcsteljesítményt” – mondja Renninger.
által használt megközelítéshez kapcsolódik az új munka A Nobel-díjas Donna Strickland '89 (PhD) és Gerard Mourou, akik segítettek bevezetni a forradalmat a lézertechnológia használatában, amikor úttörő szerepet játszottak a csipogó impulzuserősítésben, miközben kutatásokat végeztek az Egyetem Lézerenergetikai Laboratóriumában.
A munka kihasználja a fény eloszlásának módját, amikor áthalad az optikai üregeken. A legtöbb korábbi üreg ritka „rendellenes” diszperziót igényel, ami azt jelenti, hogy a kék fény gyorsabban terjed, mint a vörös fény.
A csiripelt impulzusok azonban „normál” diszperziós üregekben élnek, amelyekben a vörös fény gyorsabban terjed. A diszperziót „normálisnak” nevezik, mert ez a sokkal gyakoribb eset, amely jelentősen megnöveli az impulzusokat generáló üregek számát.
A korábbi üregeket is úgy tervezték, hogy kevesebb mint egy százalékos veszteséget okozzanak, míg a csiripelt impulzusok a nagyon nagy energiaveszteség ellenére is fennmaradnak az üregben. „Csicsergő impulzusokat mutatunk, amelyek még több mint 90 százalékos energiaveszteség mellett is stabilak maradnak, ami valóban megkérdőjelezi a hagyományos bölcsességet” – mondja Renninger.
„Egy egyszerű spektrális szűrővel most itt vagyunk segítségével veszteség impulzusok generálásához veszteséges és normál diszperziós rendszerekben. Így a jobb energiateljesítmény mellett valóban megnyílik, hogy milyen rendszereket lehet használni.”
A további munkatársak közé tartozik Christopher Spiess, Qiang Yang és Xue Dong, a vezető szerző, Renninger laboratóriumának jelenlegi és korábbi diplomás kutatói asszisztense, valamint Victor Bucklew, a laboratórium egykori posztdoktori munkatársa.
„Nagyon büszkék vagyunk erre az újságra” – mondja Renninger. – Már régóta.
Hivatkozás: Christopher Spiess, Qian Yang, Xue Dong, Victor G. Bucklew és William H. Renninger „Csiripelt disszipatív szolitonok hajtott optikai rezonátorokban”, 10. június 2021. Optica.
DOI: 10.1364/OPTICA.419771
A Rochesteri Egyetem és a National Institutes of Health Biomedical Imaging and Bioengineering Nemzeti Intézete finanszírozta ezt a projektet.
