Powtarzalnegigahercimpulsy o indywidualnych kolorach i kształtach otwierają nowy potencjał w ultraszybkim obrazowaniu i przetwarzaniu laserowym.
Zespół naukowców z Uniwersytetu Tokijskiego i Uniwersytetu Saitama w Japonii opracował innowacyjną technikę optyczną zwaną „wahadłowiec widmowy”. Technika ta może jednocześnie generować impulsy GHz i tworzyć ich profile przestrzenne.
Generowanie i kształtowanie bardzo powtarzalnych impulsów jest bardzo obiecujące w różnych zastosowaniach, w tym w fotografii z dużą szybkością, obróbce laserowej i generowaniu fal akustycznych. Impulsy gigahercowe (GHz) w odstępach ~0.01 ~ ~10 nanosekund są szczególnie przydatne w wizualizacji ultraszybkich zjawisk i poprawie wydajności przetwarzania laserowego.
Obecnie, chociaż w przemyśle dostępne są metody generowania impulsów impulsów GHz, wyzwania pozostają takie jak nieefektywna moc wyjściowa energii impulsów, słaba możliwość dostrajania odstępów między impulsami oraz złożoność istniejących systemów. Dodatkowo kształtowanie profilu przestrzennego każdego impulsu impulsowego GHz jest ograniczone ze względu na niewystarczającą odpowiedź przestrzennych modulatorów światła.
Aby stawić czoła tym wyzwaniom, wspomniany powyżej zespół badawczy opracował nowy schemat.
Podejście to polega na poziomo rozpraszanych ultrakrótkich impulsach na siatce dyfrakcyjnej przy użyciu równoległych zwierciadeł w celu przestrzennego rozdzielenia impulsów na różne długości fal. Te pionowo ustawione impulsy można indywidualnie modulować przestrzennie za pomocą przestrzennego modulatora światła. Powstałe modulowane impulsy, z różnymi opóźnieniami czasowymi w zakresie GHz, wytwarzają oddzielone widmowo impulsy GHz, każdy o unikalnym kształcie w swoim profilu przestrzennym.
Podano, że metoda skutecznie generuje impulsy impulsowe GHz z dyskretnymi zmianami długości fali i odstępu czasu. Pokazuje tworzenie profili przestrzennych, w tym przesunięcia pozycji i podział pików. Zastosowanie tej metody do ultraszybkiego obrazowania spektralnego pokazuje jej zdolność do jednoczesnego uchwycenia dynamiki różnych pasm długości fal.
Metoda umożliwia ultraszybkie obrazowanie w skali od nanosekundy do nanosekundy, umożliwiając analizę szybkich, niepowtarzalnych zjawisk. Do jego potencjalnych zastosowań należy odkrywanie nieznanych ultraszybkich zjawisk i monitorowanie szybkich procesów fizycznych w środowiskach przemysłowych. Możliwość indywidualnego kształtowania impulsów GHz jest również całkiem obiecująca w precyzyjnej obróbce laserowej i laseroterapii.
Warto zauważyć, że innowacyjne podejście zespołu zaowocowało zwartą konstrukcją i zwiększoną przenośnością, dzięki czemu nadaje się do stosowania w placówkach naukowo-badawczych i różnorodnych technologiach przemysłowych
Keitaro Shimada, doktorant kandydat na Wydział Bioinżynierii Uniwersytetu imUniwersytet Tokijski”, powiedział: „Nasza unikalna struktura optyczna umożliwia manipulowanie ultrakrótkimi impulsami za pomocą trójwymiarowej ścieżki optycznej, co skutkuje bezprecedensową manipulacją przestrzenną impulsami GHz”.
Dodał: „Przesuwanie widma zapewnia szeroki zakres impulsów serii GHz w odstępach od 10 pikosekund do 10 nanosekund. Wierzę, że zastosowania oparte na naszej technologii do różnych celów, w tym plazmy, metali i ogniw, przyspieszą odkrycia naukowe oraz innowacje technologiczne w przemyśle i medycynie.”
Ta innowacyjna technologia otwiera drogę do udoskonalenia ultraszybkiego obrazowania, co ma konsekwencje dla badań naukowych i zastosowań przemysłowych. Jego zdolność do jednoczesnego generowania i formowania impulsów impulsów GHz wprowadza wszechstronne narzędzie do badania szybkich zjawisk i ulepszania procesów opartych na laserze.
