Cahaya tampak sub-20 femtodetiksumber laser pulsa yang dapat disetel
Baru-baru ini, sebuah tim peneliti dari Inggris menerbitkan sebuah studi inovatif, mengumumkan bahwa mereka telah berhasil mengembangkan pemancar cahaya tampak sub-20 femtodetik tingkat megawatt yang dapat disetel.sumber laser berdenyutSumber laser berdenyut ini, sangat cepatlaser seratSistem ini mampu menghasilkan pulsa dengan panjang gelombang yang dapat disesuaikan, durasi ultra-pendek, energi setinggi 39 nanojoule, dan daya puncak melebihi 2 megawatt, membuka prospek aplikasi baru untuk bidang-bidang seperti spektroskopi ultra cepat, pencitraan biologis, dan pemrosesan industri.
Keunggulan utama teknologi ini terletak pada kombinasi dua metode mutakhir: “Penguatan Nonlinier yang Dikelola Gain (GMNA)” dan “Emisi Gelombang Dispersif Resonansi (RDW)”. Di masa lalu, untuk mendapatkan pulsa ultra-pendek yang dapat disetel dengan kinerja tinggi seperti itu, biasanya diperlukan laser titanium-safir atau penguat parametrik optik yang mahal dan kompleks. Perangkat-perangkat ini tidak hanya mahal, besar, dan sulit dirawat, tetapi juga terbatas oleh laju pengulangan dan rentang penyetelan yang rendah. Solusi serat optik sepenuhnya yang dikembangkan kali ini tidak hanya secara signifikan menyederhanakan arsitektur sistem tetapi juga sangat mengurangi biaya dan kompleksitas. Solusi ini memungkinkan pembangkitan langsung pulsa daya tinggi sub-20 femtodetik, yang dapat disetel hingga 400 hingga 700 nanometer dan lebih jauh lagi pada frekuensi pengulangan tinggi 4,8 MHz. Tim peneliti mencapai terobosan ini melalui arsitektur sistem yang dirancang secara presisi. Pertama, mereka menggunakan osilator serat iterbium mode-terkunci yang sepenuhnya mempertahankan polarisasi berdasarkan cermin cincin amplifikasi nonlinier (NALM) sebagai sumber awal. Desain ini tidak hanya memastikan stabilitas jangka panjang sistem, tetapi juga menghindari masalah degradasi penyerap jenuh fisik. Setelah pra-amplifikasi dan kompresi pulsa, pulsa awal dimasukkan ke dalam tahap GMNA. GMNA menggunakan modulasi fase diri dan distribusi penguatan asimetris longitudinal dalam serat optik untuk mencapai pelebaran spektral dan menghasilkan pulsa ultrasingkat dengan chirp linier yang hampir sempurna, yang pada akhirnya dikompresi menjadi sub-40 femtodetik melalui pasangan kisi. Selama tahap pembangkitan RDW, para peneliti menggunakan serat inti berongga anti-resonansi sembilan resonator yang dirancang dan diproduksi sendiri. Serat optik jenis ini memiliki kerugian yang sangat rendah pada pita pulsa pompa dan wilayah cahaya tampak, memungkinkan energi dikonversi secara efisien dari pompa ke gelombang terdispersi dan menghindari interferensi yang disebabkan oleh pita resonansi dengan kerugian tinggi. Dalam kondisi optimal, energi pulsa gelombang dispersi yang dihasilkan 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 dengan menyesuaikan tekanan gas dan parameter serat, sistem ini dapat dengan mudah diperluas ke pita ultraviolet dan inframerah, sehingga mencapai penyetelan pita lebar dari ultraviolet dalam hingga inframerah.
Penelitian ini tidak hanya memiliki signifikansi penting dalam bidang fundamental fotonika, tetapi juga membuka peluang baru untuk bidang industri dan aplikasi. Misalnya, dalam bidang-bidang seperti pencitraan mikroskopi multi-foton, spektroskopi resolusi waktu ultra cepat, pemrosesan material, kedokteran presisi, dan penelitian optik nonlinier ultra cepat, jenis sumber cahaya ultra cepat baru yang ringkas, efisien, dan berbiaya rendah ini akan memberikan pengguna alat dan fleksibilitas yang belum pernah ada sebelumnya. Terutama dalam skenario yang membutuhkan laju pengulangan tinggi, daya puncak, dan pulsa ultra pendek, teknologi ini tidak diragukan lagi lebih kompetitif dan memiliki potensi promosi yang lebih besar dibandingkan dengan sistem titanium-safir atau amplifikasi parametrik optik tradisional.
Di masa depan, tim peneliti berencana untuk lebih mengoptimalkan sistem, seperti mengintegrasikan arsitektur saat ini yang berisi beberapa komponen optik ruang bebas ke dalam serat optik, atau bahkan menggunakan osilator Mamyshev tunggal untuk menggantikan kombinasi osilator dan penguat saat ini, guna mencapai miniaturisasi dan integrasi sistem. Selain itu, dengan beradaptasi dengan berbagai jenis serat anti-resonansi, memperkenalkan gas aktif Raman dan modul pengganda frekuensi, sistem ini diharapkan dapat diperluas ke pita yang lebih lebar, menyediakan solusi laser ultra cepat pita lebar berbasis serat optik untuk berbagai bidang seperti ultraviolet, cahaya tampak, dan inframerah.
Gambar 1. Diagram skematik penyetelan laser berdenyut
Waktu posting: 28 Mei 2025