Laser cuisleach ìre ath-aithris fìor àrd

Laser cuisleach ìre ath-aithris fìor àrd

Anns an t-saoghal mhicreascopach den eadar-obrachadh eadar solas agus stuth, bidh cuislean ìre ath-aithris ultra-àrd (UHRPn) ag obair mar riaghladairean mionaideach ùine - bidh iad a’ crith aig còrr is billean uair gach diog (1GHz), a’ glacadh lorgan-meòir moileciuil cheallan aillse ann an ìomhaighean speactram, a’ giùlan meudan mòra dàta ann an conaltradh snàithleach optigeach, agus a’ calabrachadh co-chomharran tonn-fhaid rionnagan ann an teileasgopan. Gu sònraichte ann an leum tomhas lorg lidar, tha lasers cuisleach ìre ath-aithris ultra-àrd terahertz (100-300 GHz) a’ fàs nan innealan cumhachdach airson a dhol a-steach don ìre eadar-theachd, ag ath-chumadh crìochan beachd trì-thaobhach leis a’ chumhachd làimhseachaidh spatiotemporal aig ìre foton. An-dràsta, tha cleachdadh meanbh-structaran fuadain, leithid cuasan meanbh-fhàinne a dh’ fheumas cruinneas giollachd nanosgèile gus measgachadh ceithir-tonn (FWM) a ghineadh, mar aon de na prìomh dhòighean airson cuislean optigeach ìre ath-aithris ultra-àrd fhaighinn. Tha luchd-saidheans a’ cur fòcas air fuasgladh fhaighinn air na duilgheadasan innleadaireachd ann a bhith a’ giullachd structaran ultra-mhìn, an duilgheadas gleusaidh tricead rè tòiseachadh cuisle, agus an duilgheadas èifeachdais tionndaidh às deidh gineadh cuisle. Is e dòigh-obrach eile snàithleanan gu math neo-loidhneach a chleachdadh agus buaidh neo-sheasmhachd modulachaidh no buaidh FWM a chleachdadh taobh a-staigh cuas an leusair gus UHRPan a bhrosnachadh. Gu ruige seo, tha feum againn fhathast air “cumadair-ama” nas sgileile.

Tha am pròiseas airson UHRP a chruthachadh le bhith a’ stealladh cuislean ultra-luath gus buaidh FWM sgapaidh a bhrosnachadh air a mhìneachadh mar “lasadh ultra-luath”. Eadar-dhealaichte bhon sgeama cuas meanbh-fhàinne fuadain a chaidh ainmeachadh gu h-àrd a dh’ fheumas pumpadh leantainneach, atharrachadh mionaideach air dì-thionnadh gus smachd a chumail air gineadh cuislean, agus cleachdadh meadhanan gu math neo-loidhneach gus stairsneach FWM ìsleachadh, tha an “lasadh” seo an urra ri feartan cumhachd as àirde cuislean ultra-luath gus FWM a bhrosnachadh gu dìreach, agus às deidh “lasadh dheth”, UHRP fèin-sheasmhach a choileanadh.

Tha Figear 1 a’ sealltainn a’ phrìomh dhòigh air fèin-eagrachadh cuisle a choileanadh stèidhichte air brosnachadh cuisle sìl ultra-luath de chuasan fàinne snàithleach sgapaidh. Bidh a’ chuisle sìl ultra-ghoirid a thèid a stealladh a-muigh (ùine T0, tricead ath-aithris F) ag obair mar an “stòr lasachaidh” gus raon cuisle àrd-chumhachd a bhrosnachadh taobh a-staigh a’ chuas sgaoilidh. Bidh am modúl buannachd intracellular ag obair ann an co-obrachadh leis an cumadh speactram gus lùth cuisle an t-sìl a thionndadh gu freagairt speactram cìr-chruthach tro riaghladh co-phàirteach anns an raon ùine-tricead. Bidh am pròiseas seo a’ briseadh tro chuingealachaidhean pumpadh leantainneach traidiseanta: bidh cuisle an t-sìl a’ dùnadh nuair a ruigeas e stairsneach FWM an sgaoilidh, agus bidh an cuas sgaoilidh a’ cumail suas staid fèin-eagrachaidh a’ chuisle tro chothromachadh fiùghantach buannachd is call, leis an tricead ath-aithris cuisle mar Fs (a’ freagairt ris an tricead intreach FF agus ùine T den chuas).

Rinn an sgrùdadh seo dearbhadh teòiridheach cuideachd. Stèidhichte air na paramadairean a chaidh a chleachdadh anns an t-suidheachadh deuchainneach agus le 1pslaser cuisle ultra-luathMar an raon tùsail, chaidh atharrais àireamhach a dhèanamh air pròiseas mean-fhàs raon-ama agus tricead a’ chuisle taobh a-staigh cuas an leusair. Chaidh a lorg gun deach a’ chuisle tro thrì ìrean: sgoltadh cuisle, crathadh ùineil cuisle, agus sgaoileadh èideadh cuisle air feadh cuas an leusair gu lèir. Tha an toradh àireamhach seo cuideachd a’ dearbhadh gu h-iomlan feartan fèin-eagrachaidh anlaser cuisle.

Le bhith a’ piobrachadh buaidh measgachadh ceithir-tonn taobh a-staigh cuas fàinne an t-snàithleach sgapaidh tro lasadh cuisle sìl ultra-luath, chaidh gineadh agus cumail suas cuislean tricead ath-aithris ultra-àrd fo-THZ (toradh seasmhach de chumhachd 0.5W às deidh don t-sìol a bhith air a chuir dheth) a choileanadh gu soirbheachail, a’ toirt seachad seòrsa ùr de stòr solais airson raon an lidar: Faodaidh an ath-tricead ìre fo-THZ aige rùn sgòthan puing a leasachadh chun ìre millimeatair. Tha am feart fèin-sheasmhach cuisle a’ lughdachadh caitheamh lùtha an t-siostaim gu mòr. Tha an structar uile-snàithleach a’ dèanamh cinnteach à obrachadh àrd-sheasmhachd anns a’ chòmhlan sàbhailteachd sùla 1.5 μm. A’ coimhead ris an àm ri teachd, thathar an dùil gun stiùir an teicneòlas seo mean-fhàs lidar air a chuir air carbad a dh’ ionnsaigh miniaturization (stèidhichte air meanbh-shìoltachain MZI) agus lorg fad-raoin (leudachadh cumhachd gu> 1W), agus atharrachadh nas fhaide air riatanasan mothachaidh àrainneachdan iom-fhillte tro lasadh co-òrdanaichte ioma-thonnfhaid agus riaghladh tuigseach.