Bireysel renk ve şekillere sahip Gigahertz tekrarlayan darbeler, ultra hızlı görüntüleme ve lazer işlemede yeni potansiyelin kilidini açar.
Oldukça tekrarlayan darbelerin üretilmesi ve şekillendirilmesi, yüksek hızlı fotoğrafçılık, lazer işleme ve akustik dalga üretimi dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için büyük umut vaat ediyor. ~0.01 ~ ~10 nanosaniye aralıklarla Gigahertz (GHz) darbeleri, ultra hızlı olayların görselleştirilmesinde ve lazer işlemenin verimliliğinin artırılmasında özellikle değerlidir.
GHz darbe patlamaları oluşturmaya yönelik yöntemler mevcut olsa da, düşük darbe enerjisi verimi, darbe aralıklarının zayıf ayarlanabilirliği ve mevcut sistemlerin karmaşıklığı gibi zorluklar devam etmektedir. Ek olarak, her GHz patlama darbesinin uzaysal profilinin şekillendirilmesi, uzaysal ışık modülatörlerinin yetersiz yanıtı nedeniyle sınırlıdır.
Bu zorlukların üstesinden gelmek için Tokyo Üniversitesi ve Saitama Üniversitesi'nden bir araştırmacı ekibi, GHz patlama darbelerinin uzaysal hatlarını eşzamanlı olarak üreten ve şekillendiren "spektrum mekiği" adı verilen yenilikçi bir optik teknoloji geliştirdi.
Japonya, aynı anda gigahertz darbeleri üreten ve şekillendiren optik teknoloji yaratıyor.
(Resim kaynağı: Tokyo Üniversitesi)
Yöntem, darbeleri farklı dalga boylarına mekansal olarak ayırmak için paralel aynalar kullanarak ultra kısa darbelerin bir kırınım ızgarası boyunca yatay olarak dağıtılmasını içerir. Bu dikey olarak hizalanmış darbeler, bir uzaysal ışık modülatörü kullanılarak ayrı ayrı uzaysal olarak modüle edilebilir. Sonuçta ortaya çıkan modüle edilmiş darbeler, GHz aralığında farklı zaman gecikmelerine sahip olup, her biri kendi uzaysal profilinde benzersiz bir şekle sahip olan, spektral olarak ayrılmış GHz darbe patlamaları üretir.
Yöntemin, dalga boyu ve zaman aralığında farklı değişimlere sahip GHz patlama darbeleri üretmede başarılı olduğu rapor edilmiştir. Konum kaymaları ve tepe bölünmesi dahil olmak üzere uzaysal profillerin oluşumunu gösterir. Yöntemin ultra hızlı spektral görüntülemeye uygulanması, farklı dalga boyu bantlarının dinamiklerini aynı anda yakalama yeteneğini göstermektedir.
Yöntem, nanosaniyeden nanosaniyeye kadar zaman ölçeklerinde ultra hızlı görüntülemeyi kolaylaştırarak hızlı, tekrarlanmayan olayların analizine olanak tanır. Potansiyel uygulamaları arasında bilinmeyen ultra hızlı olayların ortaya çıkarılması ve endüstriyel ortamlardaki hızlı fiziksel süreçlerin izlenmesi yer almaktadır. GHz darbelerini ayrı ayrı şekillendirme yeteneği, hassas lazer işleme ve lazer terapisinde de umut vericidir.
Yukarıdaki ekibin, kompakt bir tasarıma yol açan ve taşınabilirliğini artıran, onu bilimsel araştırma tesislerine ve çeşitli endüstriyel teknoloji sektörlerine uygulanabilir kılan yenilikçi yöntemler önermesi dikkat çekicidir.
Tokyo Üniversitesi Biyomühendislik Bölümü'nde doktora adayı olan Keitaro Shimada şunları söyledi: "Eşsiz optik yapımız, ultra kısa darbelerin üç boyutlu bir optik yolla manipülasyonuna olanak tanıyor ve bu, GHz patlama darbelerinin eşi benzeri görülmemiş uzaysal manipülasyonuna yol açıyor."
Şöyle ekledi: "Spektrum mekik, 10 pikosaniyeden 10 nanosaniyeye kadar değişen aralıklarla geniş bir GHz patlama darbesi aralığı sağlar. Plazma, metaller ve hücreler de dahil olmak üzere çeşitli hedeflere yönelik teknolojimizi temel alan uygulamaların bilimsel keşifleri hızlandıracağına inanıyorum ve endüstri ve tıpta teknolojik yenilik."
Bu yenilikçi teknoloji, hem bilimsel araştırmalara hem de endüstriyel uygulamalara yönelik çıkarımlarla ultra hızlı görüntülemeyi geliştirmenin yolunu açıyor. Eş zamanlı olarak GHz darbe patlamaları oluşturma ve oluşturma yeteneği, hızlı olayları incelemek ve lazer tabanlı süreçleri geliştirmek için çok yönlü bir araç sunar.
