게시 및 게시 날짜 : 2003/07/31

세계 최초의 최초의 최초의 성공적인 다색 레이저 펄스 라이트가 attosecond 정확도

-전기장 파형의 자유 형성-

포인트

  • 이전에 통제 할 수 없었던 다양한 색상의 바카라 커뮤니티 펄스를 결합하기 위해 바카라 커뮤니티 위상 정확도를 달성합니다
  • 바카라 커뮤니티 진동 전기장 파형을 자유롭게 형성 할 수 있습니다
  • 단계의 합성 된 바카라 커뮤니티 펄스는 서브 템토 초 바카라 커뮤니티 펄스를 생성 할 수 있습니다
  • 본질적으로 발생할 수없는 화학 반응 제어와 같은 초고속 바카라 커뮤니티 통신의 응용 분야를 깨뜨립니다


요약

코바 야시 요헤이 (Kobayashi Yohei), 고급 산업 과학 기술 연구소 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 AIST "), 바카라 커뮤니티 기술 연구 부서 (Watanabe Masanobu 회장) 및 연구 그룹의 책임자 인 Torizuka Kenji는 다중 파장이 있습니다펨토초 바카라 커뮤니티 펄스가벼운 위상 정확도

바카라 커뮤니티 펄스는 단기간 동안 지속되며 다양한 바카라 커뮤니티 응용 분야에서 사용되는 강한 조명입니다 그러나, 위상 정확도로 다른 파장의 펄스를 전기 신호와 소리로 달성 할 수있는 상 정확도로 다른 파장의 펄스를 중첩 할 수는 없습니다

이번에는 다른 파장의 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스의 바카라 커뮤니티 상 관계가 있습니다 (펄스 바카라 커뮤니티 파상)를 관찰하고이를 레이저 공진기에 공급하는 방법을 개발했습니다 이것은공진기 길이attmeter (1 Attmeter : 10-18meters의 정확도로 제어에 해당합니다 지금까지 제어하지 않으면 공진기 길이는 짧은 시간에 10nm (1 나노 미터 : 10-9meters) 이는 10 배의 변동이 대조군 이전에 비해 감소되었음을 의미합니다 이것은 동일한 바카라 커뮤니티 상으로 상이한 파장의 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스를 생성하는 데 성공했습니다 서로 다른 파장의 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스가 있습니다파라 메트릭 발진기및 가시적 및 거의 적외선에 걸친 6 개의 색깔의 펨토초 광 펄스 사이의 바카라 커뮤니티 상atosecond정밀도 (1 원자 SEC : 10-18sec)는 동기화 될 수있었습니다

이 기술을 사용하면 모든 위상 관계에서 다수의 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스를 중첩하여 다양한 광전자 필드 파형을 얻을 수 있습니다 예를 들어, 모든 상이 정렬되면, 서브 템포 초 바카라 커뮤니티 펄스가 합성되고, 적절한 상 차이가 사용되면 삼각형 파와 같은 점수가 얻어진다 그림 1은 3 개의 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스의 상이 겹치는 것을 보여줍니다 바카라 커뮤니티 주파수로 바카라 커뮤니티 펄스 합성 ω, 2Ω, 3Ω 위에서 3Ω 아래의 광전 전기장을 만듭니다 이것은 서브 템토 초 바카라 커뮤니티 펄스입니다 서브 템포 콘 바카라 커뮤니티 펄스는 초고속 현상을 밝히고 초고속 스위치에 적용하기 위해 고려 될 수 있으며, 임의의 광전자 파형은 인공 화학 반응 제어에 적용될 것으로 예상됩니다 또한,이 연구에서 실현 된 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스 내의 Photofield 상 제어는 주파수 도메인에서 매우 넓은 스펙트럼에 걸쳐 바카라 커뮤니티 주파수를 가진 눈금자를 제공하며, 통신 파장 대역 등의 파장 다중화 통신에 적용될 것으로 예상된다

다른 파장의 맥박 합성 그림

그림 1 : 다른 파장의 펄스 합성

연구 배경

바카라 커뮤니티 펄스는 단기간 동안 지속되며 다양한 바카라 커뮤니티 응용 분야에서 사용되는 강한 조명입니다 빛의 강도의 변화는 지금까지 사용되었지만 빛 진동의 특성은 거의 사용되지 않았습니다 파도의 특성은 펄스 내의 광전 필드 진동의 위상에 의해 표현 될 수 있지만,이 단계는 격렬하게 변동하고 그것을 조작 할 방법이 없으므로 평균 단지 처리되었다 즉, 예를 들어, 서로 다른 파장의 바카라 커뮤니티 펄스는 파도로 겹칠 수 없습니다 이는 펄스 내의 광전 장의 위상이 고정되지 않았고 위상 관계가 함께 추가되기 때문에 공간적으로 중첩 될 때에도 항상 변합니다 따라서 지금까지 다른 파장의 펄스를 위상 정확도로 겹치는 것은 불가능했으며, 이는 전기 신호 나 사운드로 가능합니다

다른 파장의 광전 필드를 임의의 위상에서 겹쳐 놓을 수 있다면 모든 광전 필드의 파형을 만들 수 있습니다 이 예측은 매우 간단하며 전기 회로에서 전기 파형을 생성 할 수 있으며 일반적으로 사용됩니다 이것은 다양한 주파수를 깔끔하게 중첩시켜 달성됩니다 (위상 정렬 포함) 이것은 전기 합성기 또는 임의의 파형 생성기 일 수 있습니다 빛으로 동일하게 수행 할 수있는 경우 다양한 응용 프로그램을 사용할 수있을 것으로 예상됩니다

1 자연에서 발생하지 않는 화학 반응의 실현
분자의 전자는 광전 분야에 의해 움직입니다 광전자 필드는 일반적으로 사인파이지만, 이론적으로 삼각파와 같은 인공 광전자 필드를 적용함으로써 자연에서 발생하지 않는 화학적 반응이 실현 될 수 있음을 지적했다 화학적 반응을 일으키기 위해서는 어느 정도의 강력한 광전전을 준비해야하므로 펄스 빛을 사용하여 임의의 광전전을 만들 필요가 있습니다

2 울트라 쇼트 펄스에 의한 바카라 커뮤니티 통신 응용 프로그램
바카라 커뮤니티 통신에서 초당 얼마나 많은 정보를 전송할 수 있는지 제한하는 한 가지 요소는 광 펄스의 지속 시간 (펄스 폭)입니다 예를 들어, 초당 1 개의 테라 비트 (1012비트) 1 피코 초 (10-12sec)보다 충분히 짧은 펄스 폭이있는 광원이 필요합니다 바카라 커뮤니티 펄스 초음파 방법의 한계는 레이저 공진기에서 직접 생성되고 있음을 알 수 있습니다 따라서, 다수의 레이저 펄스를 동일한 단계의 빛 (푸리에 합성)과 결합함으로써 추가 단축 펄스를 달성하는 방법이 제안되었다

3 다른 파장 바카라 커뮤니티 펄스의 고정밀 동기화콤프 턴의 진화 횡단 펨토초 X- 선 펄스실현
다중 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스 사이의 펄스 타이밍 동기화는 레이저 펄스와 전자 빔 펄스 사이의 충돌로 인해 펨토초 X- 선 펄스를 산란하는 컴퓨터를 생성하는 데 중요한 기술입니다 X- 선 펄스의 밝기를 높이려면 정확한 타이밍에서 펨토초 레이저 펄스와 전자 빔 펄스를 생성하는 가속기를 동기화해야하지만 가속기의 타이밍 기준은 13 µm과 같은 다른 파장의 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스, 예를 들어, 펠트 레이트의 생성 및 엑소 컨트로 폴의 엑스 폴리 쌍을 필요로합니다 상이한 파장의 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스의 고정밀 동기화가 필요하다 원칙적으로,이 결과의 펄스 내에서 광전 장을 관찰하는 방법은 레이저 펄스의 외부 형태를 관찰하고 물을 뿌린 방법보다 약 6 배 정도의 정확도로 제어 될 수있다 이 펨토초 X- 선 펄스는 의료 응용 분야뿐만 아니라 발전기 및 제트 엔진의 작동을 멈추지 않고 상처 검사에 사용될 것으로 예상됩니다

위에서 언급했듯이, 광 펄스에서 전기장상을 제어하는 ​​것은 학문적으로 중요한 것에서 실질적으로 중요한 것에 이르기까지 다양한 분야에서 매우 중요한 문제였습니다

연구 이력

이 연구 및 개발은 경제, 무역 및 산업부의 계약 된 연구를 통해 바카라 커뮤니티 펄스 타이밍의 고정밀 동기화 및 전원 다이어셜 기술 개발을위한 계약 펀드를 통한 계약 펀드를 통한 계약 펀드, "고도로 X 펄스 기반 전력 시설의 개발을위한"기술 개발에 필요한 기술 개발로 수행되었습니다 출처

연구 컨텐츠

여러 상이한 파장에서 진동 된 레이저 펄스 라이트 사이의 바카라 커뮤니티 상 관계를 측정하기위한 평균이 확립되었으며, 공진기 길이는 측정 결과에 기초하여 피드백에 의해 제어되었다 다수의 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스 내의 바카라 커뮤니티상은 원자 정확도로 제어하여 동기화되었다

다중 파장의 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스는 티타늄 사파이어 레이저에 의해 펌핑 된 파라 메트릭 발진기에 의해 생성되었다 티타늄 사파이어 레이저의 파장은 850nm, 펄스 너비는 50 펨토초이며 평균 1 와트의 출력을 갖습니다 파라 메트릭 발진기는 파장이 1275 nm 인 신호등을 생성하고 2550 nm의 파장을 갖는 아이들러 라이트를 생성합니다 펌프, 신호 및 아이들러의 바카라 커뮤니티 주파수 비율은 3 : 2 : 1입니다 여기서는 펌프, 신호 및 아이들러의 바카라 커뮤니티 주파수를 3Ω, 2Ω, ω로 작성합니다 이 외에도,이 파라 메트릭 발진기는 바카라 커뮤니티 주파수 혼합에 의해 638nm (빨간색 : 4Ω), 510nm (녹색 : 5Ω) 및 425nm (파란색 : 6Ω)의 파장을 동시에 출력합니다 따라서, 6 개의 정수 배수의 광 주파수 비율을 갖는 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스는 타이밍과 동기화하여 생성된다 이러한 펄스 광 웨이브 위상 관계는 직접적으로 관찰 할 수 없습니다 이것은 다른 파장의 빛이 방해가되지 않기 때문에 위상 관계를 이해할 수 없기 때문입니다 우리는 파라 메트릭 발진기의 638nm 바카라 커뮤니티 펄스 출력에 두 개의 구성 요소 표시등이 있다는 사실에 중점을 두었습니다 하나는 신호의 두 번째 고조파입니다 (4Ω1= 2ω × 2) 다른 하나는 펌프와 아이들러 사이의 합계 주파수입니다 (4Ω2= ω+3Ω) 이 두 바카라 커뮤니티 펄스는 동일한 파장이기 때문에 펌프, 신호 및 공전 사이의 위상 관계를 방해하고 보여줍니다 펌프, 신호 및 진드기 사이의 위상 관계는 티타늄 사파이어 레이저의 공진기 길이와 파라 메트릭 발진기의 변화에 ​​따라 다릅니다 일반적으로, 티타늄 사파이어 레이저 발진기와 파라 메트릭 발진기가 통제되지 않으면 공진기 길이의 변동으로 인해 각 펄스마다 위상 관계가 크게 다릅니다 짧은 시간 동안 약 10 nm의 변동이 있고, 오랜 시간 동안 몇 마이크로 미터가 있습니다 간섭 표시등에서 공명기 길이까지 얻은 위상 정보를 물백함으로써 항상 일정한 위상 관계를 유지할 수 있습니다 이 제어가 작동하려면 두 레이저의 변동을 원래 방식으로 줄여야합니다 이번에는 매우 소형 티타늄 사파이어 레이저와 파라 메트릭 오실레이터를 만들어 피드백을 제공했습니다 이 사진은 그림 2에 나와 있습니다 오른쪽은 티타늄 사파이어 레이저이고 왼쪽은 파라 메트릭 발진기입니다

실험 개략도는 그림 3 4Ω에 표시됩니다1및 4Ω2전기 신호를 형성하기 위해 검출기 1에 의해 중첩되고 관찰된다 이 전기 신호에는 위상 관계에 대한 정보가 포함 된 비트 신호가 포함됩니다 비트 신호는 기준 신호와 비교하여 오류 신호를 생성하고 티타늄 사파이어 레이저의 공진기 길이로 피드백됩니다 피드백은 펌프, 신호 및 유약 사이의 위상 관계를 일정하게 유지합니다 이것은 티타늄 사파이어 레이저의 공진기 길이와 파라 메트릭 오실레이터 일치하는 것을 보장합니다 공진기 길이는Piezo 요소andElectrooptic Element를 사용하여 제어됩니다 전기 회로 시스템의 개선으로 인해 고속으로 위상 오류를 피드백 할 수있었습니다 제어 된 후 티타늄 사파이어 레이저와 파라 메트릭 발진기 사이의 공진기 길이의 변동은 약 1 원자로 감소되었습니다

피드백 결과는 위상 관계가 일정하게 유지되었음을 확인했습니다 4Ω1및 4Ω2위상 잠금이 적용되면 2빛의 간섭관찰되어야하지만 이것은 확인되었습니다 두 표시등의 지연을 변경하기 위해 피드백을 사용함으로써, 겹치는 빛의 강도는 검출기 2를 사용하여 간섭을 명확하게 확인했습니다

상기 실험으로부터, 펌프 (3Ω : 850nm), 신호 (2Ω : 1275nm) 및 아이들러 (ω : 2550nm)의 세 가지 바카라 커뮤니티 펄스의 위상 관계가 확인되었다 위상 동기화 정확도는 약 01 RAD (Radian : 2π Radian = 360도)이며 2 시간 이상 동기화됩니다 이 세 당사자로부터 생산 된 4Ω : 638nm, 5Ω : 510nm 및 6Ω : 425nm의 바카라 커뮤니티 펄스는 동일한 정확도로 자동으로 위상 잠금됩니다

장비 외부 사진 이미지

그림 2 : 모양 사진
 
실험 레이아웃 이미지
그림 3 실험 레이아웃 다이어그램

미래 계획

이 6 개의 바카라 커뮤니티 펄스의 중첩은 사인파 이외의 광장 파형이어야하지만 현재이를 확인할 방법은 없습니다 이것은 광전 필드의 주파수를 전기 회로로 고주파로 유지할 수 없기 때문입니다 우리는 향후 이것을 확인하는 방법을 고안하고 사인파 이외의 광전 분야를 사용하여 가능한 실험을 보여줄 계획입니다

이것은 지금까지 존재하지 않은 독특한 조명이기 때문에 그것이 어떻게 전개 될지 불분명하지만, 앞으로는 인공 광 반응 제어, 다락방 범위에서의 물리적 현상의 설명, 고정화 타이밍 동기화 제어 및 파장 배수 통신에 대한 바카라 커뮤니티 주파수 표준과 같은 광범위한 응용 분야에 기여할 수있을 것입니다


터미널 설명

◆ Femtosecond 바카라 커뮤니티 펄스
Femtoseconds (1 펨토초 : 10 조 초 : 10-15sec) 영역은 원자 분자의 전자와 재료의 전도성 전자의 움직임이 관여하는 시간 영역이며, 속도가 점점 증가하는 바카라 커뮤니티 통신 장치의 연구 및 개발이 여성 펄스를 사용하여 수행되고 있습니다 펨토초 펄스 레이저는 3D 특수 처리 및 생체 연구에서 측정에 사용됩니다 펨토초 바카라 커뮤니티 펄스는 모드 잠금 티타늄 사파이어 레이저 등을 사용하여 생성 될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 펄스 내피 파상
바카라 커뮤니티 펄스의 봉투 (강도 변화)에 대한 캐리어의 위상 (전기장 진동) 지금까지 펄스의 외피 만 사용되었으며 펄스 내의 캐리어 위상은 제어하기 어렵 기 때문에 사용되지 않았습니다 이 연구는 또한 인위적으로 처리 할 수있는 금액을 제공합니다 레이저로부터의 펨토초 광 펄스 출력의 수는 초당 약 1 억이지만 펄스의 광파의 위상은 각 펄스와 마찬가지로 변화합니다 이것은이 연구에서 통제되었습니다
펨토초 바카라 커뮤니티 펄스는 주파수 도메인에서 동일하게 간격을 가진 바카라 커뮤니티 주파수를 가진 빗입니다 (바카라 커뮤니티 주파수 com), 그러나 펄스의 광파 상의 변화는 주파수 도메인에서 바카라 커뮤니티 주파수 빗의 주파수 값에 해당합니다 펄스에서 광파 상을 제어하는 ​​것은 바카라 커뮤니티 주파수 빗을 정확하게 고정하는 데 해당합니다 따라서이 연구의 제어 기술은 바카라 커뮤니티 파장 멀티플렉싱 통신에 사용될뿐만 아니라 각 채널의 주파수를 정확하게 측정 할 것으로 예상됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 공진기 길이
레이저 발진기의 일치하는 거울 사이의 거리 여기서 바카라 커뮤니티 경로 길이를 나타냅니다 두 개의 레이저가 있으므로 공진기 길이가 변동하여 이러한 바카라 커뮤니티 상 관계도 변동합니다 일반적으로, 펄스에서의 광파의 위상은 공진기 길이의 변동으로 인해 극적으로 변동하며, 여러 레이저 펄스 사이에는 위상 관계가 없다[참조로 돌아 가기]
◆ Femtosecond 파라 메트릭 발진기
파라 메트릭 오실레이터는 기본 바카라 커뮤니티 펄스 (펌프)의 바카라 커뮤니티 주파수를 임의의 바카라 커뮤니티 주파수 비율로 나누고 두 개의 바카라 커뮤니티 펄스 (신호 및 아이더)를 출력하는 발진기입니다 이 실험에서, 티타늄 사파이어 레이저 펄스는 바카라 커뮤니티 주파수를 2 : 1로 나누기위한 펌프로 사용되었습니다 펌프, 신호 및 아이들러의 펄스 타이밍은 동기화됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ atosecond
1 원자 = 10-18Sec 짧은 기간 펄스를 스트로브로 사용하여 인스턴트 사진을 찍어 고속 현상을 설명 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ Compton 산란으로 인한 X- 레이 생성
고속 전자와 가시 광선 펄스가 충돌하면 전자의 에너지가 빛으로 옮겨져 비탄성 산란을 일으켜 X- 선 펄스가 생성됩니다 전자 빔과 광 펄스가 90도 방향으로부터 충돌 할 때 X- 선의 초영적 펄스가 생성됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ Piezo 요소
전압에 의해 적용될 때 변위량을 변경하는 장치 여기서, 미러는 공진기 길이를 제어하기 위해 피에조 기반으로 이동됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ Electrooptic Element
전압은 빛의 편광이 회전하게됩니다 이것은 티타늄 사파이어 레이저의 여기 광 강도를 변경하는 데 사용됩니다 이 대조군은 티타늄 사파이어 크리스탈 내 굴절률을 변화시켜 공진기 길이의 변화를 초래합니다 이 요소를 사용하면 고속 미세 공진기 길이 제어가 가능합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 빛의 간섭
동일한 바카라 커뮤니티 주파수를 가진 두 개의 조명이 중첩되면 사인파 사이에 추가되고 위상 관계가 더 강하거나 약할 수 있습니다 다시 말해, 두 조명이 방해한다는 사실은 각각의 위상 관계가 고정되어 있음을 의미합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 바카라 커뮤니티 주파수 com
펨토초 바카라 커뮤니티 펄스 트레인에는 각 레이저 반복 주파수에 대해 세로 모드가 배열되어 있습니다 이 종 방향 모드의 위치를 ​​제어하고 펄스에서 광파의 위상을 제어하는 ​​것은 동일합니다 제어 된 종 방향 모드는 바카라 커뮤니티 주파수를 측정하기위한 통치자 역할을한다 이것을 바카라 커뮤니티 주파수 빗이라고합니다[참조로 돌아 가기]


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