Opakujúce sagigahertzimpulzy s individuálnymi farbami a tvarmi odomykajú nový potenciál v ultrarýchlom zobrazovaní a laserovom spracovaní.
Tím výskumníkov z Tokijskej univerzity a Saitama University v Japonsku vyvinul inovatívnu optickú techniku nazvanú „spektrum shuttle“. Táto technika môže súčasne generovať zhluky impulzov v GHz a vytvárať ich priestorové profily.
Generovanie a tvarovanie vysoko sa opakujúcich impulzov je veľkým prísľubom pre rôzne aplikácie, vrátane vysokorýchlostnej fotografie, laserového spracovania a generovania akustických vĺn. Gigahertzové (GHz) impulzy s intervalmi ~0.01 ~ ~10 nanosekúnd sú obzvlášť cenné pri vizualizácii ultrarýchlych javov a zlepšovaní účinnosti laserového spracovania.
V súčasnosti, zatiaľ čo metódy na generovanie zhlukov impulzov v GHz sú v priemysle dostupné, pretrvávajú problémy, ako je neefektívny výstup energie impulzov, slabá laditeľnosť intervalov impulzov a zložitosť existujúcich systémov. Okrem toho je tvarovanie priestorového profilu každého pulzného impulzu GHz obmedzené v dôsledku nedostatočnej odozvy modulátorov priestorového svetla.
Na riešenie týchto výziev vyššie uvedený výskumný tím vyvinul novú schému.
Tento prístup pozostáva z horizontálneho rozptylu ultrakrátkych impulzov cez difrakčnú mriežku s použitím paralelných zrkadiel na priestorové oddelenie impulzov do rôznych vlnových dĺžok. Tieto vertikálne usporiadané impulzy je možné individuálne priestorovo modulovať pomocou modulátora priestorového svetla. Výsledné modulované impulzy s rôznymi časovými oneskoreniami v rozsahu GHz vytvárajú spektrálne oddelené zhluky impulzov GHz, z ktorých každý má jedinečný tvar vo svojom priestorovom profile.
Uvádza sa, že táto metóda úspešne generuje impulzné impulzy GHz s diskrétnymi variáciami vlnovej dĺžky a časového intervalu. Ukazuje vytváranie priestorových profilov vrátane posunov polohy a rozdelenia vrcholov. Aplikácia metódy na ultrarýchle spektrálne zobrazovanie demonštruje jej schopnosť súčasne zachytiť dynamiku rôznych pásiem vlnových dĺžok.
Metóda uľahčuje ultrarýchle zobrazovanie v časových mierkach sub-nanosekundy až nanosekundy, čo umožňuje analýzu rýchlych, neopakujúcich sa javov. Medzi jeho potenciálne aplikácie patrí odhaľovanie neznámych ultrarýchlych javov a monitorovanie rýchlych fyzikálnych procesov v priemyselných prostrediach. Schopnosť individuálne tvarovať impulzy GHz je tiež celkom sľubná v presnom laserovom spracovaní a laserovej terapii.
Najmä inovatívny prístup tímu viedol ku kompaktnému dizajnu a zlepšenej prenosnosti, vďaka čomu je vhodný na použitie vo vedeckých výskumných zariadeniach a rôznych priemyselných technológiách.
Keitaro Shimada, Ph.D. kandidát na Katedru bioinžinierstva naTokijská univerzitapovedal: "Naša jedinečná optická štruktúra umožňuje manipuláciu s ultrakrátkymi impulzmi s trojrozmernou optickou cestou, čo vedie k bezprecedentnej priestorovej manipulácii zhlukov GHz."
Dodal: "Spektrálny prenos poskytuje široký rozsah pulzných impulzov GHz s intervalmi od 10 pikosekúnd do 10 nanosekúnd. Verím, že aplikácie založené na našej technológii pre rôzne ciele, vrátane plazmy, kovov a buniek, urýchlia vedecký objav." a technologické inovácie v priemysle a medicíne."
Táto inovatívna technológia otvára cestu pre pokrok v ultrarýchlom zobrazovaní s dôsledkami pre vedecký výskum a priemyselné aplikácie. Jeho schopnosť súčasne generovať a vytvárať zhluky impulzov GHz predstavuje všestranný nástroj na štúdium rýchlych javov a zlepšovanie procesov založených na laseri.
