"Від пікосекунд до аттосекунд", щоб досягти атосекундного синхронізації тремтіння для пікосекундних лазерів
Технологія синхронізації часу високої точності
Розвиток ультрафортних імпульсних лазерів дозволило людству зондувати та маніпулювати матеріальним світом протягом надзвичайно коротких часових масштабів, а поєднання двох або навіть ультрашоутних імпульсних лазерів збагатило цю здатність у більшій мірі. Синхронізація з високою точністю є ключовою технологією для реалізації кооперативної роботи ультрасорт-пульс-лазерів. Серед методів лазерної синхронізації збалансована оптична перехресна кореляція (BOC) та лазерна інтерферометрія відіграють важливу роль у точно контролю синхронізації часу та фазової синхронізації декількох джерел лазера. Вони надають критичну підтримку високоточного, мультипульсного синтезу та стабільного виходу лазерних систем.
Збалансовані оптичні методи міжкореляції, як правило, покладаються на генерування сигналів частоти суми шляхом змішування двох сигналів (наприклад, двох лазерних імпульсів), що подаються в нелінійне середовище. Ці генеровані сигнали потім надсилаються до збалансованого детектора, який визначає затримку між двома вхідними сигналами, вимірюючи різницю інтенсивності вихідних сигналів. Техніка лазерних перешкод отримує інформацію про фазу лазера шляхом аналізу схеми перешкод лазерного променя і використовується для управління та синхронізації декількох лазерних променів. Ця методика відіграє надзвичайно важливу роль у лазерній синхронізації, особливо там, де необхідно точний контроль відносного положення та фази лазерних променів.
Синхронізація пікосекунди для пікосекундних лазерів
Нещодавно державна ключова лабораторія з лазерної фізики силового поля Шанхайського інституту оптичної техніки (SIOEM) досягла аттосекундної синхронізації пікосекундних лазерних імпульсів на основі незалежно побудованої системи синхронізації часу. ARSEC Science - це важлива галузь ультрашвидкої оптики та лазерної науки, основна мета якої - виявити та маніпулювати ультрашвидкими явищами, такими як рух електронів, що забезпечує нову перспективу для розуміння основних законів матеріального світу. Наприклад, у хімічних реакціях розрив та реорганізація молекулярних зв’язків визначається ультрашастковим рухом електронів, а аттосекундна часова шкала пропонує можливість безпосередньо спостерігати та маніпулювати цими процесами. Attosecond (10-18 секунди) в даний час є найкоротшою одиницею за шкалою часу, якою люди можуть точно маніпулювати, і реалізація цього ультра-високого контролю часу точності не може бути досягнута без підтримки технології синхронізації лазерного часу. Оскільки пікосекунд (10-12 s) лазерні імпульси є важливим основним джерелом світла для багатьох атосекундних наукових експериментів, як виправити час тремтіння пікосекундних лазерів до рівня Аттосекунд є основою для забезпечення корисності аттосекундної науки.
Результати опубліковані у Laser Laser Science and Engineering 2024, випуск 6 (Hongyang Li, Keyang Liu, Ye Tian, Liwei Song, "Довгостроковий стабільний корекція коливань часу для пікосекундного лазера з точністю Аттосекундного рівня"
Рисунок 1 Схема пікосекундної лазерної синхронізації
Дослідницька група надалі розробила технологію лазерної синхронізації для вимірювання та надання зворотного зв'язку в режимі реального часу про пікосекунд-лазер з високоточним часом тремтінням, який контролює тремтіння часу в діапазоні атосекундного рівня та підвищує надійність лазерної системи під час тривалої роботи. Експериментальна установка показана на рис. 1. Дослідницька група використовувала методику стиснення імпульсу порожнини (MPC), збалансовану оптичну методику міжкореляції та інтерферометрію інтерферометрії часу для вимірювання часу, а також розробила систему аналізу та управління в реальному часі. Обмежуючи пропускну здатність yb: yag кристал YAG, ширина імпульсного імпульсу твердотільних лазерів, що використовують цей кристал, зазвичай знаходяться в порядку декількох сотень фемтосекунд або навіть пікосекунд, а стиснення 0. 8 ps до 95 fs за допомогою MPC вдосконалює вимірювальну точність BOC від 14.5777 MV/FS, і час тремтіння заздалегідь коригується BOC до 1,12 FS при цій точності вимірювання, і результат, як показано на фіг. 2. На основі цього коливання фаз було компенсовано за допомогою циклу зворотного зв'язку на основі інтерферометрії до 189 як (λ/18) RMS, і результати показані на рис. 3.
Рис. 2 (а) Схема некоматіативної BOC, (b) криві інтеркаляції для ширини імпульсу 0. 8 PS і 95 fs. (c) Дрейф термінів із зворотним зв'язком (сіра лінія) та ввімкнено (чорна лінія, червона лінія)
Фіг.
Короткий зміст та світогляд
Супутнє дослідження надає можливість основних наукових досліджень на масштабі часу Аттосекунд, що має велику наукову цінність для розробки візуалізації атосоекунд-роздільної здатності, виявлення ультрашвидкісної динаміки та експериментів з насосом. В майбутньому точність вимірювання та стабільність системи будуть ще більше покращені в більш високій потужності та складніших багатоакансовому імпульсному системах.
