من الآلات الدقيقة إلى المجهر المتقدم ، فإن الطلب على الطاقة العليا - ، يستمر الليزر الفائق السرعة في النمو. تقليديا ، اعتمد الباحثون على ألياف الوضع - لبناء هذه الليزر ، لكنهم يواجهون حد مادي أساسي لإخراج الطاقة. لاختراق عنق الزجاجة هذا ، تحولنا إلى ألياف متعددة الأدوات ، والتي يمكن أن تحمل العديد من أوضاع الضوء - أشكال مختلفة بشكل أساسي من الضوء - في الحال ، وهي تقنية تعرف باسم الوضع المكاني الزماني -.
ومع ذلك ، فإن الحصول على هذه الأوضاع المختلفة للعمل معًا في وئام كان تحديًا كبيرًا. في آخر بحثنا ، نشر فيرسائل البصريات، قمنا بتطوير تقنية جديدة تسمح لنا بالتحكم بدقة ومستقل في كل من هذه الأنماط المستعرضة ، مما يؤدي إلى زيادة دراماتيكية في قوة الليزر والتنوع.
تُعرف المشكلة الأساسية التي واجهناها باسم التشتت متعدد الوسائط. في الألياف متعددة الأدوار ، تنتقل أوضاع الضوء المختلفة بسرعات مختلفة قليلاً. يؤدي عدم تطابق السرعة هذا إلى انتشار نبضات الليزر وينفصل بين الوقت والمكان ، مما يمنع تكوين نبضات الطاقة الثابتة ، العالية-. عادةً ما تستخدم تقنيات STML السابقة طريقة تسمى الترشيح المكاني للتعويض عن هذا التشتت ، ولكن هذا النهج يحد من عدد الأنماط التي يمكن قفلها معًا ، وبالتالي تكوين تعزيز الطاقة المحتمل.
لحل هذا ، اقترحنا تقنية التحكم في تقسيم الأوضاع المستعرضة. نهجنا واضح ومباشر: نحن نستخدم جهازًا يسمى Mode Multiplexer/Demultiplexer (MUX/DEMUX) لفصل الحزمة المختلطة داخل الألياف المتعددة إلى قنوات فردية ، واحدة لكل وضع. بمجرد الانفصال ، يمكننا إدارة التشتت (أي تأخير السفر) لكل وضع بشكل مستقل عن طريق إضافة أطوال دقيقة لتعويض الألياف إلى كل قناة.
بعد تحسين كل وضع ، نقوم بإعادة تجميعها بمضاعفة في شعاع واحد وقوي ومتماسك. تتيح لنا هذه الطريقة نظريًا قفل أي عدد من الأوضاع ، مما يزيد من إمكانات الطاقة للألياف.
قمنا بتطبيق أسلوبنا في الشكل - ثمانية ، yb - مخدر ، كل الألياف- ، المكاني الزماني ، الوضع - ليزر مغلق. وكانت النتائج التجريبية مشجعة للغاية. من خلال قفل أربعة أوضاع عرضية (LP01 ، LP11 ، LP21 ، و LP02) في وقت واحد ، حققنا نبضات سوليتون تبديد مع 15 نيوتن نيوتن من الطاقة بمعدل تكرار قدره 14.49 ميجا هرتز.
من الأهمية بمكان ، أثبتنا أن طاقة الإخراج تتراوح مع عدد أوضاع المشاركة. عندما تم قفل أربعة أوضاع في وقت واحد ، وصلت كفاءة ميل الليزر - إلى كيفية تحويل طاقة المضخة إلى إخراج الطاقة - بنسبة 7.9 ٪ ، وهو أكثر من ضعف كفاءة 3.79 ٪ من الوضع المفرد -.
علاوة على ذلك ، توفر أسلوبنا إمكانيات التشكيل -. من خلال تحديد مزيج من الأوضاع المتضمنة في وضع الوضع - ، قمنا بنجاح بإنشاء quasi - flat - شعاع علوي مع ملف تعريف كثافة موحدة. حقق هذا الحزمة المتخصصة قدرة إخراج متوسط قدرها 150 ميجاوات وطاقة نبض واحدة تبلغ 10.4 نيوتن نيوتن في قوة مضخة من 3 W. أظهر ليزرنا أيضًا استقرارًا طويلًا - ، مع الحد الأدنى من المركز - انحراف التردد بعد 12 ساعة من العملية المستمرة.
في الختام ، قمنا بتطوير وتقنية تحكم جديدة وتجريبياً تتغلب على الطاقة الأساسية - عنق قابلية التوسع في ليزر الألياف STML. من خلال التحكم بشكل مستقل في تشتت كل وضع عرضي ، يوفر مخططنا مسارًا قابلاً للتطبيق لمزامنة أي عدد من الأوضاع وزيادة استخراج الطاقة.
نحن نعتقد أن هذا الإطار العالمي لمرض - يتحكم في الديناميات المكانية الزمانية يمهد الطريق للجيل القادم من مصادر الإضاءة الفائقة ، والتطبيقات المؤثرة الواعدة في التصنيع الدقيق ، والمجهر غير الخطي ، وعلوم العطش.
هذه القصة هي جزء من مربع الحوار Science X ، حيث يمكن للباحثين الإبلاغ عن نتائج من مقالاتهم البحثية المنشورة. تفضل بزيارة هذه الصفحة للحصول على معلومات حول مربع الحوار Science X وكيفية المشاركة.
