GentagendeGigahertzpulser med individuelle farver og former frigør nyt potentiale inden for ultrahurtig billeddannelse og laserbehandling.
Et team af forskere fra University of Tokyo og Saitama University i Japan har udviklet en innovativ optisk teknik kaldet "spectrum shuttle". Teknikken kan samtidig generere GHz-udbrud af impulser og danne deres rumlige profiler.
Generering og udformning af meget gentagne impulser lover meget for en række anvendelser, herunder højhastighedsfotografering, laserbehandling og generering af akustiske bølger. Gigahertz (GHz)-impulser med intervaller på ~0.01 ~ ~10 nanosekunder er særligt værdifulde til at visualisere ultrahurtige fænomener og forbedre effektiviteten af laserbehandling.
I øjeblikket, mens metoder til generering af GHz-udbrud af pulser er tilgængelige i industrien, er der stadig udfordringer - såsom ineffektiv output af pulsenergi, dårlig afstemning af pulsintervaller og kompleksitet af eksisterende systemer. Derudover er udformningen af den rumlige profil af hver GHz burst-impuls begrænset på grund af den utilstrækkelige respons fra rumlige lysmodulatorer.
For at imødegå disse udfordringer udviklede det ovenfor nævnte forskerhold en ny ordning.
Fremgangsmåden består i at sprede ultrakorte impulser horisontalt gennem et diffraktionsgitter ved at bruge parallelle spejle til at adskille impulserne i forskellige bølgelængder rumligt. Disse vertikalt justerede impulser er i stand til at blive individuelt rumligt moduleret ved hjælp af en rumlig lysmodulator. De resulterende modulerede impulser, med forskellige tidsforsinkelser i GHz-området, producerer spektralt adskilte GHz-bursts af impulser, hver med en unik form i sin rumlige profil.
Metoden rapporteres at generere GHz burst-impulser med diskrete variationer i bølgelængde og tidsinterval. Det demonstrerer dannelsen af rumlige profiler, herunder positionsforskydninger og topopdeling. Anvendelsen af metoden til ultrahurtig spektral billeddannelse demonstrerer dens evne til at fange dynamikken i forskellige bølgelængdebånd samtidigt.
Metoden letter ultrahurtig billeddannelse i sub-nanosekund til nanosekund tidsskalaer, hvilket muliggør analyse af hurtige, ikke-gentagelige fænomener. Dens potentielle anvendelser omfatter afsløring af ukendte ultrahurtige fænomener og overvågning af hurtige fysiske processer i industrielle miljøer. Evnen til individuelt at forme GHz-impulser er også ret lovende inden for præcisionslaserbehandling og laserterapi.
Navnlig har holdets innovative tilgang resulteret i et kompakt design og forbedret bærbarhed, hvilket gør det velegnet til brug i videnskabelige forskningsfaciliteter og en række industrielle teknologier
Keitaro Shimada, en ph.d. kandidat i Institut for Bioteknik vedUniversitetet i Tokyo, sagde, "Vores unikke optiske struktur tillader manipulation af ultrakorte pulser med en tredimensionel optisk vej, hvilket resulterer i hidtil uset rumlig manipulation af GHz-bursts."
Han tilføjede: "Spektrum-shuttling giver en bred vifte af GHz burst-impulser med intervaller fra 10 picosekunder til 10 nanosekunder. Jeg tror, at applikationer baseret på vores teknologi til en række forskellige mål, herunder plasma, metaller og celler, vil fremskynde videnskabelig opdagelse og teknologisk innovation inden for industri og medicin."
Denne innovative teknologi åbner vejen for at fremme ultrahurtig billeddannelse, med implikationer for videnskabelig forskning og industrielle anvendelser. Dens evne til samtidig at generere og danne bursts af GHz-impulser introducerer et alsidigt værktøj til at studere hurtige fænomener og forbedre laserbaserede processer.
