لیزرهای فمتوثانیهای با{0}}انرژی بالا-دورهای دارای ارزش کاربردی قابل توجهی در تحقیقات فیزیک میدانی قوی-میباشند. فناوری ترکیب پرتوهای منسجم یکی از مستقیم ترین و کارآمدترین راه حل ها برای افزایش انرژی چنین لیزرهایی است. با این حال، تعداد کمی از پالسهای فمتوثانیه چرخه دارای ویژگیهای زمانی منحصربهفردی هستند و کارایی و پایداری ترکیب منسجم آنها در معرض تداخل ناشی از تفاوت در فاز حامل-پاکت (CEP) بین پرتوها و لرزش زمانبندی است. بنابراین، اندازه گیری و کنترل این دو عامل کلید دستیابی به ترکیب پایدار و کارآمد تیرهای منسجم است.
اخیراً، محققان مؤسسه اپتیک و مکانیک ظریف شانگهای (SIOM) آکادمی علوم چین در اندازهگیری و کنترل CEP بین پرتویی و لرزش زمانبندی برای ترکیب پرتوهای منسجم از چند لیزر فمتوثانیهای چند-سیکلی پیشرفت کردهاند. برای دستیابی به اندازهگیری همزمان-تفاوت CEP بین پرتو و جیتر زمانبندی، محققان یک روش برازش فاز مبتنی بر تداخل طیفی با استفاده از محور تقارن یک تابع درجه دوم پیشنهاد کردند. این روش امکان کالیبراسیون سریع-تغییر زمانبندی بین پرتو بین دو پرتو لیزر چند ثانیهای فمتوثانیهای را فراهم میکند در حالی که به طور همزمان اختلاف فاز CEP را بدست میآورد و اندازهگیری همزمان هر دو پارامتر را امکانپذیر میسازد. تحلیل نظری نشان میدهد که این روش اندازهگیری میتواند به وضوح زمانی در مرتبه دهها آتوثانیه و دقت اندازهگیری فاز CEP دهها میلیرادیان دست یابد.
بر اساس این روش اندازهگیری، محققان یک سیستم ترکیب پرتو منسجم را برای چند لیزر فمتوثانیه با استفاده از یک لیزر فمتوثانیه قفل شده تیتانیوم-حالت یاقوت کبود{2}}راهاندازی کردند. آنها کنترل بازخورد حلقه بسته را برای-تفاوت CEP بین پرتو و لرزش همگام سازی زمان دو پرتو پالس لیزر اجرا کردند و با استفاده از پیکربندی دیافراگم دیافراگم، به پرتو منسجم دور{6} میدانی با دو پرتو لیزر فمتوثانیه چند-سیکلی ترکیب شدند. این تحقیق نشان داد که با فعال کردن کنترل حلقه بسته، انحراف استاندارد لرزش زمانبندی بین پرتو در 42 آتوثانیه کنترل میشود. همزمان، با تنظیم اختلاف{13}}CEP بین پرتو بر روی 0 mrad، راندمان ترکیب همدوس میدان دور به 98.5٪ رسید. علاوه بر این، محققان بهطور تجربی تغییرات در حاشیههای تداخل میدان دور و ترکیب کارایی را نشان دادند زیرا اختلاف CEP بین پرتو به طور مداوم در محدوده π تنظیم میشد و قابلیت سیستم برای اندازهگیری و کنترل همگامسازی زمانبندی و اختلاف CEP بین{20}پرتو را تأیید میکرد.
در مرحله بعد، محققان قصد دارند تعداد چند پرتوهای لیزر فمتوثانیه سیکلی را افزایش دهند و این فناوری اندازهگیری را برای اندازهگیری-CEP بین پرتو و همگامسازی زمان برای تعداد معدودی-تعداد پرتوهای پالس فمتوثانیهای به کار ببرند، در نتیجه پشتیبانی فنی برای بهدستآوردن {{3}چرخه{3}مصرف انرژی با انرژی بالا ارائه میکنند.
یافتههای پژوهشی مرتبط در علم و مهندسی لیزر با توان بالا تحت عنوان «تحقق همزمان زمان و حامل{0}}همگامسازی فاز پوششی برای یک سیستم ترکیبی منسجم پالس لیزری فوقالعاده چند سیکلی» منتشر شده است. این تحقیق از سوی بنیاد ملی علوم طبیعی چین، وزارت علوم و فناوری چین و آکادمی علوم چین حمایت شد.