Gigahertz gjentatte pulser med individuelle farger og former frigjør nytt potensial innen ultrarask bildebehandling og laserbehandling.
Generering og forming av svært repeterende pulser lover mye for en rekke bruksområder, inkludert høyhastighetsfotografering, laserbehandling og generering av akustiske bølger. Gigahertz (GHz)-pulser med intervaller på ~0.01 ~ ~10 nanosekunder er spesielt verdifulle for å visualisere ultraraske fenomener og forbedre effektiviteten til laserbehandling.
Mens det eksisterer metoder for å generere GHz-utbrudd av pulser, gjenstår utfordringer, slik som lav gjennomstrømning av pulsenergi, dårlig avstemming av pulsintervaller og kompleksiteten til eksisterende systemer. I tillegg er utformingen av den romlige profilen til hver GHz-burstpuls begrenset på grunn av utilstrekkelig respons fra romlige lysmodulatorer.
For å møte disse utfordringene har et team av forskere fra University of Tokyo og Saitama University utviklet en innovativ optisk teknologi kalt "spectrum shuttle" som samtidig genererer og former de romlige konturene til GHz-burstpulser.
Japan lager optisk teknologi som samtidig genererer og former gigahertz-pulser.
(Bildekilde: University of Tokyo)
Metoden går ut på å spre ultrakorte pulser horisontalt gjennom et diffraksjonsgitter, ved å bruke parallelle speil for å separere pulsene romlig i forskjellige bølgelengder. Disse vertikalt justerte pulsene er i stand til å bli individuelt romlig modulert ved hjelp av en romlig lysmodulator. De resulterende modulerte pulsene, med forskjellige tidsforsinkelser i GHz-området, produserer spektralt adskilte GHz-pulser, hver med en unik form i sin romlige profil.
Metoden er rapportert å være vellykket i å generere GHz-burstpulser med diskrete variasjoner i bølgelengde og tidsintervall. Den demonstrerer dannelsen av romlige profiler inkludert posisjonsskift og toppsplitting. Anvendelsen av metoden til ultrarask spektral avbildning demonstrerer dens evne til å fange dynamikken til forskjellige bølgelengdebånd samtidig.
Metoden letter ultrarask avbildning i sub-nanosekund til nanosekunders tidsskalaer, noe som muliggjør analyse av raske, ikke-repetitive fenomener. Dens potensielle bruksområder inkluderer avsløring av ukjente ultraraske fenomener og overvåking av raske fysiske prosesser i industrielle miljøer. Evnen til individuelt å forme GHz-pulser er også lovende innen presisjonslaserbehandling og laserterapi.
Det er bemerkelsesverdig at teamet ovenfor har foreslått innovative metoder som fører til en kompakt design og forbedrer portabiliteten, noe som gjør den anvendelig for vitenskapelige forskningsanlegg og ulike industrielle teknologisektorer.
Keitaro Shimada, en doktorgradskandidat ved University of Tokyos avdeling for bioingeniørvitenskap, sa: "Vår unike optiske struktur tillater manipulering av ultrakorte pulser med en tredimensjonal optisk bane, noe som resulterer i enestående romlig manipulasjon av GHz-burstpulser."
Han la til, "Spektrum shuttling gir et bredt spekter av GHz-burstpulser med intervaller fra 10 pikosekunder til 10 nanosekunder. Jeg tror at applikasjoner basert på vår teknologi for en rekke mål, inkludert plasma, metaller og celler, vil akselerere vitenskapelig oppdagelse og teknologisk innovasjon innen industri og medisin."
Denne innovative teknologien åpner veien for å fremme ultrarask bildebehandling, med implikasjoner for både vitenskapelig forskning og industrielle applikasjoner. Dens evne til å generere og danne utbrudd av GHz-pulser samtidig introduserer et allsidig verktøy for å studere raske fenomener og forbedre laserbaserte prosesser.
