Ný tækni sameinar trefjalasara af mismunandi bylgjulengdum til að framleiða ofurstutt leysispúla

Nýlega tilkynnti hópur vísindamanna frá Berkeley Lab's Accelerator Technology and Applied Physics (ATAP) deild þróun á nýrri tækni sem getur sameinað trefjalasa af mismunandi bylgjulengdum til að framleiða ofurstutt leysirpúls.
Þessi vinna gæti ýtt undir þróun leysiplasma gaspedala (LPA), sem hafa tilhneigingu til að ýta á landamæri háorkueðlisfræðinnar og gera uppgötvanir í efnisvísindum, samrunarannsóknum og mörgum öðrum sviðum kleift.
Laser plasma gas pedalar (LPA) nota ákafa púls af ofurhröðu leysiljósi til að flýta hlaðnum ögnum í gegnum plasma á allt að 1, 000 sinnum hraðari hraða en núverandi tækni, sem gerir kleift að búa til vélar sem eru fyrirferðarmeiri og öflugri en hefðbundnir bensínpedalar og ódýrari í byggingu og rekstri.
Eins og er, nota flestir laserplasma gaspedalar (LPA) laserpúlsar með endurtekningartíðni sem er aðeins nokkur hertz (Hz). Hins vegar, til að átta sig á fullum möguleikum LPAs, krefst mikils afl leysikerfa sem geta framleitt ofurstutta, háorku leysirpúlsa við endurtekningartíðni kHz eða hærri.
Þessar takmarkanir gera mjög miklar kröfur til leysikerfanna sem mynda slíka púls. Í kjölfarið sneri rannsakandi sér að trefjaleysistækjum, sem hún segir „lang skilvirkustu háafl leysitæknina og hafa einnig mikla iðnaðarþróun sem hægt er að nýta í starfi okkar.“
Þó að hægt sé að magna orku og kraft púlsa sem myndast af trefjaleysistækjum með því að sameina marga púlsa í rúmi og tíma, eru þessir púlsar eins og er takmarkaðir við um 100 femtósekúndur (fs), sem er ekki nóg til að keyra laserplasma gaspedala (LPA).
Vísindamenn við BELLA Center, sem er hluti af ATAP, útskýra: "Þó að trefjaleysikerfi veiti mesta raf-sjónaflnýtni - þá minnkar litróf öfgastuttra leysirpúlsa sem magnast í þessum kerfum."
"Þegar leysir púlsar eru magnaðar á þennan hátt er þrenging á ávinningi grundvallaráhrif; því þrengra sem litróf púlsins er, því lengri tímalengd. Þar af leiðandi er það mjög krefjandi fyrir aflmikla trefjalasara að búa til púls sem eru styttri en 100 sekúndur."
Hins vegar, með litrófssamsetningu margra leysipúlsa sem starfa á aðliggjandi bylgjulengdarsviðum, náði teymið (þar á meðal Qiang Du frá verkfræðideild og Dan Wang og Russell Wilcox frá ATAP) ofurbreitt samsett litróf sem getur stutt mjög stutta púls upp á tugi sekúndna.
Til að auka bandbreiddina og búa til tugi sekúndna púlsa notuðu vísindamennirnir fyrst hamlæst sveiflu og ytterbium-dópaðan trefjamagnara (YDFA) til að búa til 120-sekúndupúlsa með 100 MHz endurtekningarhraða. Þeir voru sendir inn í ljóseindakristaltrefjar og litróf þessara leysipúlsa stækkaði úr 27 nanómetrum (nm) í 90 nm.
Þeir notuðu síðan tvíhliða spegil, sem gerir kleift að aðskilja eða sameina leysipúlsana án verulegs styrkleikataps og þannig skipta púlsunum í litróf. Þeir voru síðan sendir til tveggja púlsmótara til að móta styrk og fasa viðkomandi púlsrófs. Þegar endurspegluðu púlsarnir eru sendir til fyrsta mótarans eru útsendur púlsarnir magnaðar af YDFA, púlsarnir eru myndaðir af seinni mótaranum og skipt frekar af öðrum tvílitnum spegli. Þrír típuðu púlsarnir frá trefjalasernum eru síðan magnaðir og sameinaðir aftur með því að nota fleiri tvílitna spegla.
Þetta ofur-breiðbandsróf ásamt gervi púlsmótun framleiðir púls sem eru aðeins 42 sekúndur, sem er mun styttri púlsar sem framleiddir eru af trefjarásunum þremur. Samkvæmt teyminu er þetta stysta púlsleysistíminn sem fæst úr litrófssamsettu ytterbium trefjum leysikerfi.
Þó að þessi vinna hafi sýnt fram á ofurhraða púlsa við lága orku hingað til, sýnir hún helstu meginreglur ofurbreiðbands litrófssamsetningar og samfelldra litrófsmyndunar púlsmótun, og veitir bylting í notkun trefjaleysis til að keyra laserplasma gaspedala (LPA). Í framtíðinni ætlar teymið að bæta við fleiri mögnunarstigum og innleiða fjölvíddartækni sem er fær um að sameina trefjaleysis í stað, tíma og litróf til að mynda tugi sekúndna af háorku leysipúlsum.