Kształtowanie impulsu femtosekundowego
W optyce kształtowanie impulsu femtosekundowego odnosi się do manipulacji profilem czasowym ultrakrótkiego impulsu laserowego . Kształtowanie impulsu może służyć do skracania/wydłużania czasu trwania impulsu optycznego lub do generowania złożonych impulsów.
Wstęp
Generowanie sekwencji ultrakrótkich impulsów optycznych jest kluczowe w realizacji ultraszybkich sieci optycznych, systemów OCDMA (Optical Code Division Multiple Access), wyzwalania i monitorowania reakcji chemicznych i biologicznych itp. W zależności od wymagań, generatory impulsów mogą być zaprojektowane do rozciągania, kompresji lub wytworzyć ciąg impulsów z pojedynczego impulsu wejściowego. Zdolność do wytwarzania ciągów impulsów z separacją femtosekundową lub pikosekundową implikuje przesyłanie informacji optycznych z bardzo dużymi prędkościami.
W naukach o ultraszybkich laserach układy kształtowania impulsów są często używane jako uzupełnienie kompresorów impulsów w celu precyzyjnego dostrojenia kompensacji dyspersji wysokiego rzędu i uzyskania kilkucyklowych impulsów optycznych o ograniczonej transformacji .
Techniki
Kształtownik impulsów może być wizualizowany jako modulator. Impuls wejściowy jest mnożony przez funkcję modulującą, aby uzyskać żądany impuls wyjściowy. Funkcja modulacji w generatorach impulsów może być w dziedzinie czasu lub w dziedzinie częstotliwości (uzyskanej przez transformatę Fouriera profilu czasowego impulsu). Jednak zastosowanie techniki bezpośredniego kształtowania impulsu w femtosekundowej skali czasu napotyka ten sam problem, co bezpośredni pomiar impulsu femtosekundowego : ograniczenia prędkości elektroniki. Interferometr Michelsona można uznać za bezpośredni układ kształtujący impulsy czasoprzestrzenne, ponieważ położenie ruchomego zwierciadła jest bezpośrednio przenoszone na opóźnienie międzyimpulsowe pary impulsów wyjściowych.
Kształtowanie impulsów z transformatą Fouriera
Ultrakrótki impuls z dobrze zdefiniowanym polem elektrycznym za pomocą odpowiedniego dziedzinie częstotliwości. Matematycznie impuls jest przekształcany Fouriera , filtrowany i przekształcany wstecz, aby uzyskać nowy impuls:
zaprojektowanie układu optycznego z dowolną funkcją filtra, wartości zespolone, o ile . Rysunek 1 pokazuje, jak impuls o ograniczonej szerokości pasma można przekształcić w ćwierkający (z filtrem działającym tylko na fazę ) lub na bardziej złożony impuls (z filtrem działającym zarówno na fazę, jak i na amplitudę ).
Projekt
Układy kształtujące impulsy FT można rozróżnić na podstawie ich konstrukcji optycznej, tj. kształtowników współliniowych i kształtowników poprzecznych, oraz ich programowalności, tj. kształtowników statycznych (lub regulowanych ręcznie) i kształtowników programowalnych.
Przykłady
- Współliniowość statyczna: propagacja w ośrodku dyspersyjnym , ćwierkające lustro
- Programowalny współliniowo: AOPDF
- Statyka poprzeczna: rozciągacz/kompresor impulsów (można dodać maskę statyczną w płaszczyźnie Fouriera w celu kształtowania amplitudy)
- Programowalny poprzecznie: przestrzenny modulator światła umieszczony w linii o zerowej dyspersji
Zobacz też
- Wielofotonowy skan fazy interferencji wewnątrzpulsowej (MIIPS), metoda charakteryzowania i manipulowania ultrakrótkim impulsem
- Akustyczno-optyczny programowalny filtr dyspersyjny (AOPDF), współliniowy modulator akustyczno-optyczny zdolny do kształtowania fazy widmowej i amplitudy ultrakrótkich impulsów laserowych
- Popękane lusterko
Notatki
Dalsza lektura
- Alireza Bagher Shemirani; Naghdabadi, R.; Ashrafi, MJ (2016). „Eksperymentalne i numeryczne badanie wyboru odpowiednich kształtowników impulsów do badania próbek betonu za pomocą dzielonego aparatu dociskowego Hopkinsona”. Budownictwo i materiały budowlane . 125 : 326–336. doi : 10.1016/j.conbuildmat.2016.08.045 .
- Weiner, AM (2009). Ultraszybka optyka . Wiley'a . ISBN 978-0-471-41539-8 .
- „Zasady kształtowania impulsów” . Źródło 10 czerwca 2013 r .