amplifier ultra cepet

Definisi: Amplifier sing nggedhekake pulsa optik ultrashort.
Amplifier ultrafast yaiku amplifier optik sing digunakake kanggo nggedhekake pulsa ultrashort. Sawetara amplifier ultrafast digunakake kanggo nggedhekake sepur pulsa tingkat pengulangan sing dhuwur kanggo entuk daya rata-rata sing dhuwur banget nalika energi pulsa isih ana ing tingkat moderat, ing kasus liyane, pulsa tingkat pengulangan sing luwih murah entuk luwih akeh lan entuk energi pulsa sing dhuwur banget lan daya puncak sing relatif gedhe. Nalika pulsa sing kuat iki fokus ing sawetara target, intensitas cahya sing dhuwur banget, kadhangkala luwih saka 1016âW/cm2.
Contone, nimbang output laser sing dikunci mode kanthi tingkat pengulangan pulsa 100 MHz, dawane 100 fs, lan daya rata-rata 0,1 W. Dadi energi pulsa yaiku 0.1W/100MHz=1nJ, lan daya puncak kurang saka 10kW (gegandhengan karo wangun pulsa). A amplifier daya dhuwur, tumindak ing kabeh pulsa, bisa nambah daya rata-rata kanggo 10W, mangkono nambah energi pulsa kanggo 100nJ. Utawa, pickup pulsa bisa digunakake sadurunge amplifier kanggo nyuda tingkat pengulangan pulsa dadi 1 kHz. Yen amplifier dhuwur-daya isih nambah daya rata-rata kanggo 10W, banjur energi pulsa punika 10mJ ing wektu iki, lan daya puncak bisa tekan 100GW.

Syarat khusus kanggo amplifier ultrafast:
Saliyane rincian teknis biasa saka amplifier optik, piranti ultrafast ngadhepi masalah tambahan:
Utamane kanggo sistem energi dhuwur, gain amplifier kudu gedhe banget. Ing ion sing dibahas ing ndhuwur, gain nganti 70dB dibutuhake. Wiwit amplifier siji-pass diwatesi gain, operasi multi-saluran biasane digunakake. Keuntungan sing dhuwur banget bisa digayuh kanthi amplifier umpan balik positif. Kajaba iku, amplifier multi-tataran (rantai amplifier) ​​asring digunakake, ing endi tahap pertama nyedhiyakake gain dhuwur lan tahap pungkasan dioptimalake kanggo energi pulsa dhuwur lan ekstraksi energi sing efisien.
Gain dhuwur uga umume tegese luwih sensitif marang cahya sing dibayangake maneh (kajaba amplifier umpan balik positif) lan cenderung ngasilake emisi spontan sing digedhekake (ASE). Kanggo ombone tartamtu, ASE bisa ditindhes dening manggonke saklar optik (acousto-optical modulator) antarane rong orane tumrap sekolah saka amplifier. Ngalih iki mung mbukak kanggo interval wektu cendhak banget watara puncak pulsa digedhèkaké. Nanging, interval wektu iki isih dawa dibandhingake dawa pulsa, saéngga nyuda gangguan latar mburi ASE cedhak pulsa ora mungkin. Amplifier parametrik optik luwih apik ing babagan iki amarga mung nyedhiyakake gain nalika pulsa pompa dilewati. Cahya backpropagating ora digedhekake.
Pulsa ultrashort duwe bandwidth sing signifikan, sing bisa dikurangi kanthi efek penyempitan gain ing amplifier, saéngga ngasilake dawa pulsa sing luwih dawa. Nalika dawa pulsa kurang saka puluhan femtoseconds, amplifier ultra-wideband dibutuhake. Narrowing gain utamané penting ing sistem gain dhuwur.
Utamane kanggo sistem kanthi energi pulsa sing dhuwur, macem-macem efek nonlinear bisa ngrusak wangun temporal lan spasial pulsa, lan malah ngrusak amplifier amarga efek fokus dhewe. Cara sing efektif kanggo nyuda efek iki yaiku nggunakake amplifier pulsa chirped (CPA), ing ngendi pulsa pisanan dispersi diluasake nganti dawane, contone, 1 ns, banjur digedhekake, lan pungkasane dispersi dikompres. Alternatif liyane sing kurang umum yaiku nggunakake amplifier sub-pulsa. Cara penting liyane yaiku nambah area mode amplifier kanggo nyuda intensitas cahya.
Kanggo amplifier siji-pass, ekstraksi energi sing efisien mung bisa ditindakake yen dawa pulsa cukup dawa kanggo ngidini fluks pulsa tekan tingkat fluks jenuh tanpa nyebabake efek nonlinier sing kuwat.
Syarat beda kanggo amplifier ultrafast dibayangke ing beda energi pulsa, dawa pulsa, tingkat pengulangan, dawa gelombang rata-rata, lan sapiturute, piranti beda kudu diadopsi. Ing ngisor iki sawetara metrik kinerja khas sing dipikolehi kanggo macem-macem jinis sistem:
Penguat serat ytterbium-doped bisa nggedhekake sepur pulsa 10ps ing 100MHz nganti daya rata-rata 10W. (Sistem kanthi kemampuan iki kadhangkala diarani minangka laser serat ultrafast, sanajan iku minangka piranti penguat daya osilator master.) Daya puncak 10 kW relatif gampang digayuh nggunakake amplifier serat kanthi wilayah mode gedhe. Nanging kanthi pulsa femtosecond, sistem kasebut bakal duwe efek nonlinier sing kuwat banget. Diwiwiti karo pulsa femtosecond, diikuti karo amplifikasi pulsa chirped, energi saka sawetara microjoules bisa gampang dipikolehi, utawa ing kasus sing ekstrem luwih saka 1 mJ. Pendekatan alternatif yaiku nggedhekake pulsa parabola ing serat kanthi dispersi normal, diikuti kompresi dispersi pulsa.
A amplifier akeh pass multi-pass, kayata Ti: Sapphire-based amplifier, bisa nyedhiyani area mode gedhe, asil ing energi output ing urutan 1 J, karo tingkat ambalan pulsa relatif kurang, kayata 10 Hz. Pulse mulet sawetara nanodetik perlu kanggo nyuda efek nonlinier. Mengko dikompres kanggo ngomong 20fs, daya puncak bisa tekan puluhan terawatt (TW); sistem gedhe paling majeng bisa entuk daya puncak luwih saka 1PW, kang ing urutan picowatts. Sistem sing luwih cilik, contone, bisa ngasilake pulsa 1 mJ ing 10 kHz. Keuntungan saka amplifier multipass biasane ana ing urutan 10dB.
A gain dhuwur saka puluhan dB bisa dipikolehi ing amplifier umpan balik positif. Contone, pulsa 1 nJ bisa ditambah dadi 1 mJ nggunakake Ti: Sapphire amplifier umpan balik positif. Kajaba iku, amplifier pulsa chirped dibutuhake kanggo nyuda efek nonlinear.
Nggunakake amplifier umpan balik positif adhedhasar kepala laser disk tipis ytterbium-doped, pulsa kurang saka 1 ps dawane bisa digedhekake nganti pirang-pirang atus microjoules tanpa mbutuhake CPA.
Penguat parametrik serat sing dipompa nganggo pulsa nanodetik sing digawe dening laser Q-switched bisa nggedhekake energi pulsa sing digawe dowo nganti pirang-pirang millijoules. Gain dhuwur saka sawetara desibel bisa digayuh ing operasi saluran siji. Kanggo struktur pencocokan fase khusus, bandwidth gain gedhe banget, saengga pulsa sing cendhak bisa dipikolehi sawise kompresi dispersi.
Spesifikasi kinerja sistem amplifier ultrafast komersial asring kurang saka kinerja paling apik sing dipikolehi ing eksperimen ilmiah. Ing pirang-pirang kasus, alesan utama yaiku piranti lan teknik sing digunakake ing eksperimen asring ora bisa ditrapake ing piranti komersial amarga ora stabil lan kuwat. Contone, sistem serat optik kompleks ngemot pirang-pirang proses transisi antarane serat optik lan optik ruang bebas. Sistem amplifier kabeh-serat bisa dibangun, nanging sistem kasebut ora entuk kinerja sistem sing nggunakake optik akeh. Ana kasus liyane ing ngendi optik operate cedhak ambang karusakan; Nanging, kanggo piranti komersial, jaminan safety sing luwih dhuwur dibutuhake. Masalah liyane yaiku sawetara bahan khusus dibutuhake, sing angel banget dipikolehi.

Aplikasi:
Amplifier ultrafast duwe akeh aplikasi:
Akeh piranti digunakake kanggo riset dhasar. Padha bisa nyedhiyani pulsa kuwat kanggo pangolahan nonlinear kuwat, kayata dhuwur-order generasi harmonik, utawa kanggo akselerasi partikel kanggo energi dhuwur banget.
Amplifier ultrafast gedhe digunakake ing riset kanggo fusi sing diakibatake laser (fusion confinement inersia, kontak cepet).
Pulsa picosecond utawa femtosecond kanthi energi ing millijoules migunani ing mesin presisi. Contone, pulsa sing cendhak banget ngidini nglereni lembaran logam tipis sing apik banget lan akurat.
Sistem amplifier ultrafast angel dileksanakake ing industri amarga kerumitan lan rega sing dhuwur, lan kadhangkala amarga ora kuwat. Ing kasus iki, pangembangan teknologi sing luwih maju dibutuhake kanggo nambah kahanan.