"Dari picoseconds ke attoseconds" untuk mencapai sinkronisasi jitter waktu attosecond untuk laser picosecond
Teknologi Sinkronisasi Waktu Presisi Tinggi
Pengembangan laser berdenyut ultrashort telah memungkinkan umat manusia untuk menyelidiki dan memanipulasi dunia material dalam skala waktu yang sangat singkat, dan kombinasi dua atau bahkan lebih banyak laser berdenyut ultrashort telah memperkaya kemampuan ini dalam lebih banyak dimensi. Sinkronisasi waktu presisi tinggi adalah teknologi utama untuk mewujudkan pekerjaan koperasi laser ultrashort-pulsa. Di antara teknik sinkronisasi laser, balance cross-correlation (BOC) dan interferometri laser memainkan peran penting dalam mengontrol sinkronisasi waktu dan sinkronisasi fase dari beberapa sumber laser. Mereka memberikan dukungan kritis untuk sintesis multi-pulsa presisi tinggi, dan output stabil dari sistem laser.
Teknik antarrelasi optik yang seimbang biasanya bergantung pada menghasilkan sinyal frekuensi jumlah dengan mencampur dua sinyal (misalnya, dua pulsa laser) yang dimasukkan ke dalam media nonlinier. Sinyal yang dihasilkan ini kemudian dikirim ke detektor seimbang, yang menentukan keterlambatan antara dua sinyal input dengan mengukur perbedaan intensitas sinyal output. Teknik interferensi laser memperoleh informasi tentang fase laser dengan menganalisis pola interferensi balok laser dan digunakan untuk mengontrol dan menyinkronkan beberapa balok laser. Teknik ini memainkan peran yang sangat penting dalam sinkronisasi laser, terutama di mana diperlukan kontrol yang tepat dari posisi relatif dan fase balok laser.
Sinkronisasi picosecond untuk laser picosecond
Baru-baru ini, laboratorium utama negara bagian fisika laser bidang kuat dari Shanghai Institute of Optical Machinery (SIOEM) telah mencapai sinkronisasi attosecond dari pulsa laser picosecond berdasarkan sistem sinkronisasi waktu yang dibangun secara independen. ARSEC Science adalah cabang penting dari optik ultrafast dan ilmu laser, yang tujuan intinya adalah untuk mendeteksi dan memanipulasi fenomena ultrafast seperti gerakan elektron, yang memberikan perspektif baru untuk memahami hukum mendasar dari dunia material. Misalnya, dalam reaksi kimia, pemecahan dan reorganisasi ikatan molekuler ditentukan oleh gerakan elektron ultrafast, dan skala waktu attosecond menawarkan kemungkinan secara langsung mengamati dan memanipulasi proses ini. Attosecond (10-18 detik) saat ini merupakan unit terpendek pada skala waktu yang dapat dimanipulasi manusia secara tepat, dan realisasi kontrol waktu presisi yang sangat tinggi ini tidak dapat dicapai tanpa dukungan teknologi sinkronisasi waktu laser. Karena pulsa laser picosecond (10-12 s) adalah sumber cahaya dasar yang penting untuk banyak eksperimen sains attosecond, bagaimana memperbaiki waktu laser picosecond ke tingkat attosecond adalah dasar untuk memastikan kegunaan sains attosecond.
Hasil diterbitkan dalam Sains dan Teknik Laser Tinggi 2024, Edisi 6 (Hongyang Li, Keyang Liu, Ye Tian, Liwei Song, "Koreksi Fluktuasi Waktu Stabil Jangka Panjang untuk Laser Picosecond dengan akurasi tingkat Attosecond," High Power Laser Sci. Eng. 12, 06000E89 (2024).
Gambar 1 Skema sinkronisasi laser picosecond
Tim peneliti lebih lanjut mengembangkan teknologi sinkronisasi laser untuk mengukur dan memberikan umpan balik real-time pada laser picosecond dengan jitter waktu presisi tinggi, yang mengendalikan jitter waktu sistem dalam rentang tingkat attosecond dan meningkatkan keandalan sistem laser selama operasi lama. Pengaturan eksperimental ditunjukkan pada Gambar. 1. Tim peneliti menggunakan teknik kompresi pulsa multi-pass rongga (MPC), teknik interkorelasi optik yang seimbang, dan interferometri dekat-bidang untuk pengukuran jitter waktu, dan mengembangkan sistem analisis dan kontrol untuk koreksi waktu nyata pelacur waktu. Membatasi bandwidth gain dari YB: YAG Crystal, lebar pulsa output laser solid-state yang menggunakan kristal ini biasanya dalam urutan beberapa ratus femtoseconds atau bahkan picoseconds, dan kompresi {{10}. MV/FS, dan jitter waktu dikoreksi oleh BOC hingga 1,12 fs pada akurasi pengukuran ini, dan hasilnya seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2. Berdasarkan ini, fluktuasi fase dikompensasi menggunakan loop umpan balik berbasis interferometri hingga 189 sebagai (λ/18) RM, dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar.
Gbr. 2 (a) Skema kurva interkalasi nonkomutatif, (b) untuk lebar pulsa 0. 8 ps dan 95 fs. (c) Waktu penyimpangan dengan umpan balik (garis abu -abu) dan on (garis hitam, garis merah)
Gbr. 3 (a) Skema distribusi intensitas pinggiran interferensi dengan (garis merah) dan tanpa (garis hitam) fase drift (inset menunjukkan pola interferensi), (b) Hasil Koreksi Jitter (garis abu -abu) dan BOC dengan interferensi pada saat yang sama (garis merah) Koreksi jitter koreksi jitter koreksi jitter (garis merah)
Ringkasan dan Outlook
Studi terkait memberikan kemungkinan penelitian ilmiah dasar pada skala waktu attosecond, yang memiliki nilai ilmiah yang besar untuk pengembangan pencitraan resolusi attosecond, deteksi dinamika ultrafast, dan percobaan probe pompa. Di masa depan, akurasi pengukuran dan stabilitas sistem akan semakin ditingkatkan pada daya yang lebih tinggi dan sistem pulsa multi-laser yang lebih kompleks.
