Opakující se gigahertzové pulzy s jednotlivými barvami a tvary odemykají nový potenciál v ultrarychlém zobrazování a laserovém zpracování.
Generování a tvarování vysoce opakujících se pulzů je velkým příslibem pro různé aplikace, včetně vysokorychlostní fotografie, laserového zpracování a generování akustických vln. Gigahertzové (GHz) pulsy s intervaly ~0,01 ~ ~10 nanosekund jsou zvláště cenné při vizualizaci ultrarychlých jevů a zlepšení účinnosti laserového zpracování.
I když existují metody pro generování shluků impulzů v GHz, přetrvávají problémy, jako je nízká propustnost energie impulzů, špatná laditelnost intervalů impulzů a složitost stávajících systémů. Kromě toho je tvarování prostorového profilu každého pulzního impulzu GHz omezeno z důvodu nedostatečné odezvy modulátorů prostorového světla.
Aby se vypořádal s těmito výzvami, tým výzkumníků z Tokijské univerzity a univerzity Saitama vyvinul inovativní optickou technologii nazvanou „spektrum raketoplánu“, která současně generuje a tvaruje prostorové obrysy pulzů vzplanutí GHz.
Japonsko vytváří optickou technologii, která současně generuje a tvaruje gigahertzové pulsy.
(Zdroj obrázku: University of Tokyo)
Metoda zahrnuje horizontální rozptylování ultrakrátkých pulsů přes difrakční mřížku s použitím paralelních zrcadel k prostorovému oddělení pulsů do různých vlnových délek. Tyto vertikálně uspořádané impulsy lze individuálně prostorově modulovat pomocí modulátoru prostorového světla. Výsledné modulované impulsy s různými časovými zpožděními v rozsahu GHz produkují spektrálně oddělené shluky impulsů GHz, z nichž každý má jedinečný tvar ve svém prostorovém profilu.
Uvádí se, že metoda je úspěšná při generování impulzů shluků GHz s diskrétními změnami vlnové délky a časového intervalu. Demonstruje tvorbu prostorových profilů včetně polohových posunů a dělení píku. Aplikace metody na ultrarychlé spektrální zobrazování demonstruje její schopnost současně zachytit dynamiku různých pásem vlnových délek.
Metoda umožňuje ultrarychlé zobrazování v časových škálách subnanosekund až nanosekund, což umožňuje analýzu rychlých, neopakujících se jevů. Mezi jeho potenciální aplikace patří odhalování neznámých ultrarychlých jevů a monitorování rychlých fyzikálních procesů v průmyslovém prostředí. Schopnost individuálně tvarovat pulsy GHz je slibná také v oblasti přesného laserového zpracování a laserové terapie.
Je pozoruhodné, že výše uvedený tým navrhl inovativní metody, které vedou ke kompaktnímu designu a zvyšují jeho přenositelnost, díky čemuž je použitelný ve vědeckých výzkumných zařízeních a různých průmyslových technologických odvětvích.
Keitaro Shimada, kandidát na doktorandské studium na katedře bioinženýrství Tokijské univerzity, řekl: "Naše jedinečná optická struktura umožňuje manipulaci s ultrakrátkými pulsy pomocí trojrozměrné optické dráhy, což má za následek bezprecedentní prostorovou manipulaci s pulzními impulzy GHz."
Dodal: "Přepínání spektra poskytuje široký rozsah pulzů shluků GHz s intervaly od 10 pikosekund do 10 nanosekund. Věřím, že aplikace založené na naší technologii pro různé cíle, včetně plazmatu, kovů a buněk, urychlí vědecké objevy a technologické inovace v průmyslu a medicíně."
Tato inovativní technologie otevírá cestu pro pokrok v ultrarychlém zobrazování s důsledky pro vědecký výzkum i průmyslové aplikace. Jeho schopnost současně generovat a vytvářet shluky pulsů GHz představuje všestranný nástroj pro studium rychlých jevů a zdokonalování procesů založených na laseru.
