Cahaya tampak sub-20 femtodetiksumber laser berdenyut yang dapat disetel
Baru-baru ini, tim peneliti dari Inggris menerbitkan sebuah studi inovatif, mengumumkan bahwa mereka telah berhasil mengembangkan perangkat yang dapat disetel pada tingkat megawatt di bawah 20 femtodetik.sumber laser berdenyutSumber laser berdenyut ini, sangat cepatserat laserSistem ini mampu menghasilkan pulsa dengan panjang gelombang yang dapat disesuaikan, durasi sangat pendek, energi setinggi 39 nanojoule, dan daya puncak melebihi 2 megawatt, membuka prospek aplikasi baru untuk bidang seperti spektroskopi sangat cepat, pencitraan biologis, dan pemrosesan industri.
Inti dari teknologi ini terletak pada kombinasi dua metode mutakhir: "Gain-Managed nonlinear Amplification (GMNA)" dan "Resonant Dispersive Wave emission (RDW)". Di masa lalu, untuk mendapatkan pulsa ultra-pendek yang dapat disetel dengan kinerja tinggi seperti itu, biasanya diperlukan laser titanium-safir yang mahal dan rumit atau penguat parametrik optik. Perangkat ini tidak hanya mahal, besar, dan sulit dirawat, tetapi juga dibatasi oleh tingkat pengulangan dan rentang penyetelan yang rendah. Solusi serat optik yang dikembangkan kali ini tidak hanya menyederhanakan arsitektur sistem secara signifikan, tetapi juga sangat mengurangi biaya dan kerumitan. Solusi ini memungkinkan pembangkitan langsung pulsa daya tinggi sub-20 femtodetik yang dapat disetel hingga 400 hingga 700 nanometer dan seterusnya pada frekuensi pengulangan tinggi 4,8 MHz. Tim peneliti mencapai terobosan ini melalui arsitektur sistem yang dirancang secara tepat. Pertama, mereka menggunakan osilator serat ytterbium yang sepenuhnya mempertahankan mode polarisasi berdasarkan cermin cincin amplifikasi nonlinier (NALM) sebagai sumber benih. Desain ini tidak hanya memastikan stabilitas jangka panjang sistem, tetapi juga menghindari masalah degradasi penyerap jenuh fisik. Setelah pra-penguatan dan kompresi pulsa, pulsa benih dimasukkan ke tahap GMNA. GMNA menggunakan modulasi fase-sendiri dan distribusi penguatan asimetris longitudinal dalam serat optik untuk mencapai pelebaran spektral dan menghasilkan pulsa sangat pendek dengan kicauan linier yang hampir sempurna, yang akhirnya dikompresi menjadi kurang dari 40 femtodetik melalui pasangan kisi. Selama tahap pembangkitan RDW, para peneliti menggunakan serat inti berongga anti-resonansi sembilan-resonator yang dirancang dan diproduksi sendiri. Jenis serat optik ini memiliki kerugian yang sangat rendah pada pita pulsa pompa dan wilayah cahaya tampak, yang memungkinkan energi diubah secara efisien dari pompa ke gelombang terdispersi dan menghindari interferensi yang disebabkan oleh pita resonansi dengan kerugian tinggi. Dalam kondisi optimal, keluaran energi pulsa gelombang dispersi oleh sistem dapat mencapai 39 nanojoule, lebar pulsa terpendek dapat mencapai 13 femtodetik, daya puncak dapat mencapai 2,2 megawatt, dan efisiensi konversi energi dapat mencapai 13%. Yang lebih menarik lagi adalah bahwa dengan menyesuaikan tekanan gas dan parameter serat, sistem dapat dengan mudah diperluas ke pita ultraviolet dan inframerah, mencapai penyetelan pita lebar dari ultraviolet dalam ke inframerah.
Penelitian ini tidak hanya memegang peranan penting dalam bidang dasar fotonik, tetapi juga membuka situasi baru bagi bidang industri dan aplikasi. Misalnya, dalam bidang seperti pencitraan mikroskopi multifoton, spektroskopi beresolusi waktu ultracepat, pemrosesan material, pengobatan presisi, dan penelitian optik nonlinier ultracepat, jenis sumber cahaya ultracepat baru yang ringkas, efisien, dan berbiaya rendah ini akan memberi pengguna alat dan fleksibilitas yang belum pernah ada sebelumnya. Terutama dalam skenario yang memerlukan tingkat pengulangan tinggi, daya puncak, dan pulsa ultrapendek, teknologi ini tidak diragukan lagi lebih kompetitif dan memiliki potensi promosi yang lebih besar dibandingkan dengan sistem amplifikasi parametrik optik atau titanium-safir tradisional.
Di masa mendatang, tim peneliti berencana untuk lebih mengoptimalkan sistem, seperti mengintegrasikan arsitektur terkini yang berisi beberapa komponen optik ruang bebas ke dalam serat optik, atau bahkan menggunakan satu osilator Mamyshev untuk menggantikan kombinasi osilator dan penguat saat ini, guna mencapai miniaturisasi dan integrasi sistem. Selain itu, dengan mengadaptasi berbagai jenis serat anti-resonansi, memperkenalkan gas aktif Raman, dan modul penggandaan frekuensi, sistem ini diharapkan dapat diperluas ke pita yang lebih lebar, menyediakan solusi laser serba serat, pita lebar, dan sangat cepat untuk berbagai medan seperti ultraviolet, cahaya tampak, dan inframerah.
Gambar 1. Diagram skema penyetelan laser berdenyut
Waktu posting: 28-Mei-2025