Šangajski institut za optiku i strojeve napreduje u preciznoj sinkronizaciji ultrakratkih pulsnih lasera pomoću antirezonantnih vlakana sa šupljom jezgrom

Nedavno je Državni ključni laboratorij za fiziku lasera jakog polja, Šangajski institut za optiku i precizne strojeve, Kineska akademija znanosti, Russell centar za naprednu znanost o svjetlosnim valovima, Hangzhou Institut za optiku i precizne strojeve, Efibe (Ningbo) Optoelectronics Technology Co., Ltd. i Wuhan University of Technology napredovali su u postizanju precizne sinkronizacije ultrakratkih pulsnih lasera koji koriste antirezonantna vlakna sa šupljom jezgrom. Istraživački tim prvi je put izvijestio o tehnologiji aktivne sinkronizacije ultrakratkog pulsnog lasera temeljenog na vlaknima s antirezonantnom šupljom jezgrom, čime se postiže nizak šum i visoka učinkovitost prijenosa te precizna vremenska kontrola širokopojasnog ultrakratkog pulsnog lasera s točnošću sinkronizacije od 2,23 fs (RMS). . Rezultati istraživanja predstavljeni su kada je "Vrlo stabilna, fleksibilna isporuka ultrabrzih impulsa na razini mikrodžula u vakumiziranim antirezonantnim vlaknima sa šupljom jezgrom za aktivnu sinkronizaciju" objavljena u Optics Letters.
Tehnologija kontrole visoke preciznosti sinkronizacije temeljena na ultrakratkim pulsnim laserima naširoko se koristi u raznim papučicama za gas i intenzivnim laserskim uređajima, što je uvelike poboljšalo točnost kontrole vremena velikih znanstvenih uređaja. Ključ za visoko preciznu vremensku sinkronizaciju je osigurati stabilan prijenos na velike udaljenosti ultrakratkih pulsnih lasera. Tradicionalnim kvarcnim vlaknima teško je postići visoku učinkovitost prijenosa ultrakratkih pulsnih lasera s energijom jednog pulsa iznad mikro-joula. To je zbog velike vršne snage lasera s ultrakratkim pulsom u rasponu mikrodžula, koji mogu brzo akumulirati prekomjerne nelinearnosti u vlaknu s jezgrom od stopljenog silicijevog dioksida, što dovodi do izobličenja pulsa u vremenskoj i frekvencijskoj domeni.
Kako bi riješio ovaj problem, istraživački tim upotrijebio je antirezonantno vlakno sa šupljom jezgrom kako bi postigao stabilan i učinkovit prijenos ultrakratkih laserskih impulsa s energijom jednog impulsa reda veličine mikrodžula i širinom impulsa manjom od 200 fs, te je uspješno korišten za visokoprecizne studije sinkronizacije laserskog pulsa. Kada se ultrakratki laserski impulsi prenose u evakuiranom antirezonantnom vlaknu sa šupljom jezgrom, njihovi spektri i širine impulsa ostaju uglavnom nepromijenjeni zbog učinkovitog potiskivanja plinskih nelinearnih učinaka, a laserski impulsi na izlazu vlakna usporedivi su s onima na ulazu u smislu prosječne snage i spektralne stabilnosti. Zahvaljujući karakteristikama valovoda, stabilnost izlaznog laserskog usmjeravanja poboljšana je sa 6 μrad na 1 μrad, a podrhtavanje laserskog pulsa može se kontrolirati na 2,23 fs (RMS) unutar 90 minuta nakon prijenosa kroz vlakno sa šupljom jezgrom od 10 m. Ova studija provjerava izvedivost ultrabrze optičko-optičke sinkronizacije temeljene na antirezonantnom vlaknu sa šupljom jezgrom i ukazuje na potencijal antirezonantnog vlakna sa šupljom jezgrom za kontrolu vremenske sinkronizacije velikih laserskih i plinskih pedalnih uređaja.
Povezani rad podržali su Nacionalna zaklada za prirodne znanosti Kine, Nacionalni program potpore talentima za poslijedoktorske inovacije, Kineska zaklada za postdoktorske znanosti, Program mladog tima za temeljna istraživanja Kineske akademije znanosti, Program temeljnih istraživanja Šangajske znanosti i Akcijski plan tehnoloških inovacija i program izgradnje i rada laboratorija Zhangjiang.