Hassas işlemeden gelişmiş mikroskopiye kadar pek çok alanda, daha yüksek güçlü ve ultra hızlı lazerlere olan talep artıyor. Geleneksel olarak bu lazerler tek modlu fiberlerle üretiliyor, ancak bu yöntem enerji çıktılarında temel bir sınırla karşılaşıyor. Araştırmacılar, bu darboğazı aşmak için çok modlu fiberler üzerinde çalışmaya yöneldi.
Çok modlu fiberler, aynı anda birçok ışık modunu taşıyabiliyor. Bu teknik, uzaysal-zamansal mod kilitleme (STML) olarak biliniyor. Ancak en büyük sorun, farklı modların uyum içinde çalışmasını sağlamak oldu.
YENİ TEKNİK GELİŞTİRİLDİ
Optics Letters dergisinde yayımlanan araştırmada, bu sorunu aşmak için enine mod bölme kontrolü adı verilen yeni bir yöntem geliştirildi. Araştırmacılar, fiberdeki karışık ışık demetini mod çoklayıcı/çözücü (MUX/DEMUX) cihazıyla ayırarak her modun dağılımını bağımsız biçimde yönetti.
Daha sonra bu modlar, çoklayıcı aracılığıyla tekrar tek bir ışına dönüştürüldü. Yöntem, fiberin enerji potansiyelini en üst düzeye çıkararak istenilen sayıda modun senkronize edilmesine olanak sağladı.
DENEYSEL BAŞARILAR
Ekip, tekniği Yb katkılı, tam fiberden oluşan STML lazer üzerinde test etti. Dört enine mod aynı anda kilitlendiğinde, 14,49 MHz tekrarlama hızında 15 nJ enerjili soliton darbeleri elde edildi. Çalışma ayrıca, çıkış gücünün mod sayısına göre ölçeklendiğini gösterdi. Tek modlu çalışmada %3,79 olan verimlilik, dört modun birlikte kilitlenmesiyle %7,9’a ulaştı.
IŞIN ŞEKİLLENDİRME AVANTAJI
Araştırmacılar ayrıca, mod kombinasyonlarını dinamik biçimde seçerek yarı düz tepeli bir ışın profili ürettiler. Bu özel ışın, 3 W pompa gücünde ortalama 150 mW çıkış gücü ve 10,4 nJ tek darbe enerjisi sağladı. Lazer sistemi 12 saatlik kesintisiz çalışmada yüksek kararlılık gösterdi.
YENİ UFUKLAR AÇILIYOR
Araştırmacılar, geliştirdikleri tekniğin STML fiber lazerlerdeki güç ölçeklenebilirliği darboğazını aştığını ve gelecekte ultra hızlı ışık kaynaklarının önünü açacağını belirtiyor. Bu başarı, hassas üretimden doğrusal olmayan mikroskopiye ve attosaniye biliminden kuantum teknolojilerine kadar geniş bir alanda etkili uygulamalar vaat ediyor.
Uzmanlara göre, çok modlu uzaysal-zamansal dinamik kontrol için geliştirilen bu evrensel çerçeve, yeni nesil lazer teknolojilerinin yolunu açabilir.
