Mae crwybrau amledd optegol pŵer uchel yn chwarae rhan bwysig iawn mewn sbectrosgopeg trachywiredd aflinol, cynhyrchu crib amledd optegol uwchfioled eithafol, ymchwil cloc niwclear ac atomig, ac ati. laserau ffibr femtosecond yw'r ateb a ffafrir ar gyfer gwireddu crwybrau amledd optegol pŵer uchel oherwydd y manteision o strwythur syml, perfformiad sefydlog ac ymhelaethu hawdd. Fodd bynnag, oherwydd y sŵn allyriadau digymell na ellir ei osgoi (ASE), sŵn dwyster pwmp, diraddio cydlyniad sbectrol, a jitter cyfnod a achosir gan lwybr ysgafn yn ymhelaethu â laser ffibr, mae sefydlogrwydd amledd y crib optegol yn cael ei effeithio'n ddifrifol. Felly mae'n dasg heriol i gael sefydlogrwydd amledd uchel tra ymhelaethu pŵer uchel.
Er mwyn mynd i'r afael â'r problemau uchod, yn seiliedig ar yr ymchwil technoleg crib amledd optegol hirdymor, mae grŵp L07 o'r Labordy Allweddol o Ffiseg Optegol, Sefydliad Ffiseg, Academi Gwyddorau Tsieineaidd / Canolfan Ymchwil Genedlaethol Beijing ar gyfer Ffiseg Mater Cyddwys, wedi'i gyflwyno'n olynol. yr atebion technegol o fabwysiadu'r ffynhonnell hadau ffibr optegol sŵn isel, ymhelaethu pwls chirped llinol, a modiwleiddio cyfnod cyflym grisial electro-optegol intracavity, ac ati, a chynhyrchu'r sbectrwm supercontinwwm cydlyniad uchel gan y côn tynnu ffibr grisial ffotonig a chyfuno â Mae'r dyluniad strwythurol integredig, rheoli tymheredd, ynysu dirgryniad a chynlluniau peirianneg eraill wedi lleihau sŵn y crib amledd optegol yn effeithiol. Yn ddiweddar, mae Hainian Han, ymchwilydd cyswllt yn y grŵp, a Xiaodong Shao, cymrawd ôl-ddoethurol, wedi cyflawni sefydlogrwydd amledd y tu allan i'r cylch ymhellach ar y drefn 10-19/1000s ar bŵer cyfartalog uchel 20W. crib amledd ffibr optegol. Mae'n hysbys bod hyn wedi cyrraedd sefydlogrwydd amledd y clociau atomig optegol gorau presennol, a dyma hefyd y canlyniad gorau posibl a gyflawnwyd gan gribau amledd optegol pŵer uchel hyd yn hyn. Mae Ffigur 1 yn dangos y diagram sgematig o'r ddau brototeip peirianneg crib ffibr optegol pŵer uchel union a ddatblygwyd a'r gymhariaeth crib optegol deuol allflwydd i fesur sefydlogrwydd amlder.
Defnyddiwyd oscillator laser ffibr hunan-adeiladu aflinol wedi'i gloi â modd cylchdro (NPR) fel ffynhonnell curiad y galon hadau femtosecond yn yr astudiaeth, ac allbwn laser femtosecond pŵer uchel gyda phŵer cyfartalog yn fwy na 20 W a lled pwls o 75 Cafwyd fs ar ôl ymhelaethiad pwls llinol â chirped ffibr (CPA). Sefydlogrwydd amledd cloi amlder shifft cam amlen gludo (CEO) yw 1.5 ×10-17/s. Yn y cloi amledd optegol, mae allbwn corbys femtosecond o wahanol ganghennau'r osgiliadur a'r mwyhadur yn cael eu tapio gyda'r laser cyfeirio uwch-sefydlog ar wahân, ac os defnyddir signal tapio'r mwyhadur ar gyfer cloi, sefydlogrwydd amlder mesuredig y pŵer uchel gall cylch laser chwyddedig gyrraedd 2 ×{-/s, tra yn achos y CPA yn unig, gall y sefydlogrwydd amlder gyrraedd 2 ×10-18/s, ac yn achos y CPA yn unig, yr amlder gall sefydlogrwydd gyrraedd 2 ×{10-18/s. -18/s, tra yn achos cloi allbwn curiad y femtosecond o'r oscillator yn unig, os caniateir i'r mwyhadur redeg yn rhydd, dim ond 10-15/s y gall sefydlogrwydd yr amledd gyrraedd, sef tri gorchymyn o faint yn waeth. Mae'r dadansoddiad sbectrwm pŵer sŵn yn dangos bod y mwyhadur yn cyflwyno llawer iawn o sŵn amledd isel, sy'n cael effaith sylweddol ar sefydlogrwydd hirdymor amlder crib amledd optegol, ac mae'r gwahaniaeth hyd yn oed mor uchel â phedwar gorchymyn maint yn amser adwy o 1000 s, fel y dangosir yn Ffig. 2 (a). Yn ogystal, mae canlyniadau'r dadansoddiad sŵn cam, sy'n nodweddu sefydlogrwydd tymor byr yr amlder, hefyd yn dangos, ar ôl cyfres o fesurau rheoli sŵn, bod y sŵn amledd uchel a gyflwynir gan y mwyhadur yn fach iawn ac nid yw'n effeithio ar y. sefydlogrwydd tymor byr y system.
Er mwyn gwerthuso perfformiad sefydlogrwydd amledd y crib amledd optegol pŵer canolig uchel hwn mewn cymwysiadau ymarferol, mae dau grib amledd laser ffibr pŵer uchel 20W yn cael eu mesur am y tro cyntaf yn yr astudiaeth hon. Mae'r canlyniadau mesur yn dangos bod gwerth sefydlogrwydd nodweddiadol yr amledd y tu allan i'r cylch yn 4.35 × 10-17/s ar amser integreiddio 1 s, ac yn gostwng i 6.54 × 10-19 ar amser integreiddio 1000 s, fel a ddangosir yn Ffig. 2(b), a fydd yn agor drysau newydd ar gyfer llawer o gymwysiadau sy'n gofyn am bŵer uchel a sefydlogrwydd amledd uchel crwybrau optegol. Cyhoeddwyd y cynnydd ymchwil hwn yn ddiweddar yn Optics Express o dan y teitl "Crib amledd optegol pŵer uchel gydag ansefydlogrwydd amledd 10-19" (Opt. Express 31(20)). (Optics Express 31(20), 32813-32823 (2023)). Awdur cyntaf yr erthygl yw Xiaodong Shao, a'r cyd-oruchwylwyr yw Zhiyi Wei a Hainian Han. Cefnogwyd y gwaith hwn gan Raglen Beilot Academi Gwyddorau Tsieineaidd (XDA1502040404, XDB210104004) a Sefydliad Cenedlaethol Gwyddoniaeth Naturiol Tsieina (60808007, 61378040, 11078022, 91850209).
Crib amledd ffibr optegol pŵer uchel 20W gyda sefydlogrwydd amledd allflwydd archeb 10-19fed.
Ffig. 1 (a) Ffotograff o brototeip egwyddor peirianyddol y crib optegol ffibr optig pŵer uchel, (b) Diagram sgematig o fesur sefydlogrwydd amledd all-gylch y crib amledd optegol pŵer uchel
Ffig. 2 (a) Sefydlogrwydd amledd yr osgiliadur a'r mwyhadur wedi'u cloi ar wahân, (b) Sefydlogrwydd amledd crib amledd optegol pŵer uchel gyda chymhariaeth y tu allan i'r cylch
