Повторяющиеся гигагерцовые импульсы с индивидуальными цветами и формами открывают новый потенциал в сверхбыстрой визуализации и лазерной обработке.
Генерация и формирование часто повторяющихся импульсов открывает большие перспективы для различных приложений, включая высокоскоростную фотографию, лазерную обработку и генерацию акустических волн. Импульсы гигагерца (ГГц) с интервалом ~0,01 ~ ~10 наносекунд особенно ценны для визуализации сверхбыстрых явлений и повышения эффективности лазерной обработки.
Хотя существуют методы генерации пакетов импульсов в ГГц, остаются проблемы, такие как низкая пропускная способность энергии импульса, плохая настройка интервалов импульсов и сложность существующих систем. Кроме того, формирование пространственного профиля каждого гигагерцового импульса ограничено из-за недостаточного отклика пространственных модуляторов света.
Чтобы решить эти проблемы, группа исследователей из Токийского университета и Университета Сайтама разработала инновационную оптическую технологию под названием «спектральный шаттл», которая одновременно генерирует и формирует пространственные контуры пакетных импульсов ГГц.
Япония создает оптическую технологию, которая одновременно генерирует и формирует гигагерцовые импульсы.
(Источник изображения: Токийский университет)
Метод включает горизонтальное рассеивание ультракоротких импульсов через дифракционную решетку с использованием параллельных зеркал для пространственного разделения импульсов на разные длины волн. Эти вертикально ориентированные импульсы можно индивидуально пространственно модулировать с помощью пространственного модулятора света. Получающиеся в результате модулированные импульсы с разной временной задержкой в диапазоне ГГц создают спектрально разделенные пакеты импульсов в ГГц, каждый из которых имеет уникальную форму своего пространственного профиля.
Сообщается, что этот метод эффективен для генерации пакетных импульсов ГГц с дискретными изменениями длины волны и временного интервала. Он демонстрирует формирование пространственных профилей, включая сдвиги положения и расщепление пиков. Применение метода для сверхбыстрой спектральной визуализации демонстрирует его способность одновременно фиксировать динамику различных диапазонов длин волн.
Этот метод обеспечивает сверхбыструю визуализацию во временных масштабах от субнаносекунд до наносекунд, что позволяет анализировать быстрые, неповторяющиеся явления. Его потенциальные применения включают обнаружение неизвестных сверхбыстрых явлений и мониторинг быстрых физических процессов в промышленных средах. Способность индивидуально формировать гигагерцовые импульсы также перспективна в прецизионной лазерной обработке и лазерной терапии.
Примечательно, что указанная выше группа предложила инновационные методы, которые обеспечивают компактную конструкцию и повышают ее портативность, что делает ее применимой для научно-исследовательских учреждений и различных секторов промышленных технологий.
Кейтаро Шимада, аспирант кафедры биоинженерии Токийского университета, сказал: «Наша уникальная оптическая структура позволяет манипулировать сверхкороткими импульсами по трехмерному оптическому пути, что приводит к беспрецедентным пространственным манипуляциям с импульсами в диапазоне ГГц».
Он добавил: «Переключение спектра обеспечивает широкий диапазон импульсов в диапазоне ГГц с интервалами от 10 пикосекунд до 10 наносекунд. Я считаю, что приложения, основанные на нашей технологии для различных целей, включая плазму, металлы и клетки, ускорят научные открытия и технологические инновации в промышленности и медицине».
Эта инновационная технология открывает путь к развитию сверхбыстрой визуализации, что имеет значение как для научных исследований, так и для промышленного применения. Его способность одновременно генерировать и формировать пакеты гигагерцовых импульсов представляет собой универсальный инструмент для изучения быстрых явлений и улучшения лазерных процессов.
