Opakující segigahertzpulzy s individuálními barvami a tvary odemykají nový potenciál v ultrarychlém zobrazování a laserovém zpracování.
Tým výzkumníků z Tokijské univerzity a univerzity Saitama v Japonsku vyvinul inovativní optickou techniku nazvanou „spektrum raketoplánu“. Tato technika může současně generovat shluky pulsů GHz a vytvářet jejich prostorové profily.
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.
V současné době, i když jsou v průmyslu dostupné metody pro generování shluků pulzů GHz, přetrvávají problémy – jako je neefektivní výstup energie pulzu, špatná laditelnost intervalů pulzů a složitost stávajících systémů. Kromě toho je tvarování prostorového profilu každého pulzního impulzu GHz omezeno v důsledku nedostatečné odezvy modulátorů prostorového světla.
K řešení těchto problémů výše zmíněný výzkumný tým vyvinul nové schéma.
Tento přístup spočívá v horizontálním rozptylu ultrakrátkých pulzů přes difrakční mřížku, pomocí paralelních zrcadel k prostorovému oddělení pulzů na různé vlnové délky. 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 tato metoda úspěšně generuje pulzy 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 také docela slibná v přesném laserovém zpracování a laserové terapii.
Inovativní přístup týmu vedl ke kompaktnímu designu a lepší přenosnosti, díky čemuž je vhodný pro použití ve vědeckých výzkumných zařízeních a různých průmyslových technologiích.
Keitaro Shimada, Ph.D. kandidát na katedře bioinženýrství naTokijská univerzita, řekl: "Naše jedinečná optická struktura umožňuje manipulaci s ultrakrátkými pulzy s trojrozměrnou optickou cestou, což má za následek bezprecedentní prostorovou manipulaci s výbuchy GHz."
Dodal: "Přepínání spektra poskytuje širokou škálu pulzů shluků GHz s intervaly od 10 pikosekund do 10 nanosekund. Věřím, že aplikace založené na naší technologii pro různé cíle, včetně plazmy, 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 a průmyslové aplikace. Jeho schopnost současně generovat a vytvářet shluky pulsů GHz představuje všestranný nástroj pro studium rychlých jevů a zdokonalování procesů založených na laseru.
