Tüm renkler için bir tane – ultra kısa lazer darbeleri için üniversal dedektör

Hasan

New member
Uluslararası bir bilim adamları ekibi, Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) ile birlikte yeni bir ölçüm tekniği geliştirdi. ultra kısa lazer darbeleri gelişmiş. Bu, darbelerin süresinin, şeklinin ve enerjisinin ölçülmesini ve kontrol edilmesini sağlar. Teknolojinin özelliği, lazer darbelerinin dalga boyundan bağımsız olarak çalışmasıdır.

Teknolojinin özü, sözde bir spintronik yayıcıdır. Bu, birkaç nanometre kalınlığında üç metal katmandan oluşur. Verici, lazer darbelerini şuna dönüştürür: terahertz dalgaları etrafında. Şekilleri, lazer darbelerinin özelliklerine bağlıdır.

Teknoloji, son derece kompakt ve sağlam ölçüm cihazları sağlar. Bu, laboratuvar analizinden uzay yolculuğuna kadar kısa atımlı lazerler için yeni kullanım alanları açar.


Tüm dalga boyları için bir ölçüm cihazı



Ultra kısa darbeli lazerler artık yakın kızılötesinden aşırı ultraviyole spektral aralığına kadar mevcuttur. Bir saniye içinde, bu lazerler düzenli aralıklarla birkaç milyona kadar ışık darbesi yayar. “Bunlar tipik olarak birkaç on femtosaniye uzun. Bununla birlikte, darbelerin özellikleri zamanla değişebilir. Bu, ölçüm sonuçlarını etkiler. Bu nedenle, lazeri yeniden ayarlayabilmek için lazer darbelerinin özelliklerini tam olarak bilmek önemlidir. Araştırma projesinin liderlerinden biri olan DLR Optik Sensör Sistemleri Enstitüsü ve Berlin Teknik Üniversitesi’nden Prof. Michael Gensch, şimdiye kadar her dalga boyu aralığı için ayrı ölçüm cihazları gerekliydi.

Uygulamaya bağlı olarak darbeler farklı dalga boylarına sahiptir. Bu renk spektrumu kızılötesinden ultraviyole arasında değişmektedir. “Ölçüm teknolojimizin özel yanı, lazer dalga boylarının tüm spektrumuna uygun olmasıdır. Prensipte bu, tüm renkler için evrensel bir kalp atış hızı monitörü oluşturmayı mümkün kılıyor” diye vurguluyor Gensch.


Spintronic yayıcı, lazer darbelerini terahertz dalgalarına dönüştürür



Yeni ölçüm yöntemi, sözde bir spintronik terahertz yayıcı kullanır. Bu, yaklaşık iki nanometre kalınlığında üç farklı metal katmanından oluşur. “Bireysel lazer darbeleri katmanları kısaca ısıtıyor ve bu da bir akım dalgalanmasına neden oluyor. Bir radyo anteni gibi, bu akım bir elektromanyetik darbe oluşturur. Akım dalgalanmaları yaklaşık on ila yüz femtosaniye uzunluğunda olduğundan, terahertz aralığında elektromanyetik darbeler oluştururlar. Dalga formu, bir kod gibi lazer darbeleri hakkında bilgi içerir. Bu dalga formu sözde ile dönüştürülebilir Zaman alanı spektrometresi çok hassas bir şekilde tarayın. Bu şekilde, yaklaşık 30 femtosaniye kısa olan lazer atımlarının özelliklerini belirleyebiliyoruz” diye açıklıyor Gensch.


Uzay yolculuğunda femtosaniye lazerler



Spintronik yayıcı yaklaşık bir santimetreye bir santimetredir. Ölçüm teknolojisi çok kompakt bir şekilde tasarlanabilir. Bu, ultra kısa darbeli lazerler için hafif ve kompakt üniversal ölçüm cihazları sağlar. Gensch, “Bu nedenle, ölçüm teknolojimiz uzay yolculuğundaki uygulamalar için büyük bir potansiyele sahip. Güvenilirlik, boyut ve ağırlık burada son derece önemlidir” diyor ve ekliyor: “Teknolojimiz tarafından lazer parametrelerinin kalıcı kontrolü, kısa lazer kullanan gelecekteki görevlerin başarısına önemli ölçüde katkıda bulunabilir. nabız lazerleri.”

DLR Optik Sensör Sistemleri Enstitüsü, uzay yolculuğuna uygun ilk kompakt terahertz zaman alanlı spektrometreyi geliştirmek için yeni kurulan şirket TeraSpinTec, TU Berlin, FU Berlin ve TU Dresden ile birlikte çalışıyor. Diğer bir ortak hedef, spintronik yayıcıların teknolojik olgunluğunu daha da ilerletmektir. DLR bilim adamları, uzay yolculuğuna uygun kompakt optik aletlerin yapımında uzun yıllara dayanan uzmanlıklarıyla katkıda bulunuyor. Buna, örneğin, şu anda tamamlanmak üzere olan Japon uzay ajansı JAXA’nın Martian Moons araştırma robotik uzay sondası için Raman spektrometresi RAX dahildir.

“Uzay uygulamaları için entegre THz zaman alanlı spektrometre (ITISA)” projesinde, Optik Sensör Sistemleri Enstitüsü, kısa atımlı lazerlere dayanan uzaya uygun bir zaman alanlı spektrometrenin geliştirilmesi için ortaklarla birlikte çalışıyor. örneğin, kaya analizi için arazi emisyonları için kullanılabilir.


Kısa darbeli lazerler, lazer analizinde devrim yarattı



Ultra kısa lazer darbeleri, modern optiği mümkün kılar ve fotonik tamamen yeni spektroskopik ölçüm teknikleri ve uygulamaları. Bunlar, temel araştırmadan malzeme ve çevre analizine ve tıbbi teknolojiye kadar uzanır. Metrolojide, kısa darbeli lazerler, örneğin uydu navigasyonu için yüksek hassasiyetli zaman ölçekleri sağlar. Lazer spektroskopisi yardımıyla, atomlardaki kimyasal reaksiyonlar veya elektronik süreçler gibi ultra hızlı süreçler gözlemlenebilir.

“Ultra kısa XUV lazer darbelerinin karakterizasyonu için Terahertz yayıcı” projesi, “Yeni işlevsellik sağlayan Entegre TERahERTZ sistemleri (INTEREST)” öncelik programının bir parçası olarak dahili DLR araştırma projeleri ve Alman Araştırma Vakfı (DFG) tarafından finanse edilmektedir.