Impulsi ripetitivi Gigahertz con colori e forme individuali sbloccano un nuovo potenziale nell'imaging ultraveloce e nell'elaborazione laser.
La generazione e la modellazione di impulsi altamente ripetitivi è molto promettente per una varietà di applicazioni, tra cui la fotografia ad alta velocità, l'elaborazione laser e la generazione di onde acustiche. Gli impulsi Gigahertz (GHz) con intervalli di ~0,01 ~ ~10 nanosecondi sono particolarmente preziosi per visualizzare fenomeni ultraveloci e migliorare l'efficienza dell'elaborazione laser.
Sebbene esistano metodi per generare raffiche di impulsi a GHz, permangono sfide, come la bassa velocità di trasmissione dell'energia degli impulsi, la scarsa sintonizzabilità degli intervalli di impulsi e la complessità dei sistemi esistenti. Inoltre, la modellazione del profilo spaziale di ciascun impulso burst GHz è limitata a causa della risposta insufficiente dei modulatori di luce spaziale.
Per affrontare queste sfide, un team di ricercatori dell’Università di Tokyo e dell’Università di Saitama ha sviluppato una tecnologia ottica innovativa chiamata “spectrum shuttle” che genera e modella simultaneamente i contorni spaziali degli impulsi burst GHz.
Il Giappone crea una tecnologia ottica che genera e modella simultaneamente impulsi gigahertz.
(Fonte immagine: Università di Tokyo)
Il metodo prevede la dispersione orizzontale degli impulsi ultracorti attraverso un reticolo di diffrazione, utilizzando specchi paralleli per separare spazialmente gli impulsi in diverse lunghezze d'onda. Questi impulsi allineati verticalmente possono essere modulati spazialmente individualmente utilizzando un modulatore di luce spaziale. Gli impulsi modulati risultanti, con ritardi temporali diversi nella gamma dei GHz, producono raffiche di impulsi GHz separati spettralmente, ciascuno con una forma unica nel suo profilo spaziale.
Si dice che il metodo abbia successo nel generare impulsi burst GHz con variazioni discrete nella lunghezza d'onda e nell'intervallo di tempo. Dimostra la formazione di profili spaziali compresi gli spostamenti di posizione e la suddivisione dei picchi. L'applicazione del metodo all'imaging spettrale ultraveloce dimostra la sua capacità di catturare simultaneamente la dinamica di diverse bande di lunghezza d'onda.
Il metodo facilita l'imaging ultraveloce su scale temporali da sub-nanosecondi a nanosecondi, consentendo l'analisi di fenomeni veloci e non ripetitivi. Le sue potenziali applicazioni includono la rivelazione di fenomeni ultraveloci sconosciuti e il monitoraggio di processi fisici veloci in ambienti industriali. La capacità di modellare individualmente gli impulsi GHz è promettente anche nella lavorazione laser di precisione e nella terapia laser.
È interessante notare che il team di cui sopra ha proposto metodi innovativi che portano a un design compatto e ne migliorano la portabilità, rendendolo applicabile a strutture di ricerca scientifica e a vari settori della tecnologia industriale.
Keitaro Shimada, dottorando presso il Dipartimento di Bioingegneria dell'Università di Tokyo, ha dichiarato: "La nostra struttura ottica unica consente la manipolazione di impulsi ultracorti con un percorso ottico tridimensionale, con conseguente manipolazione spaziale senza precedenti degli impulsi burst GHz".
Ha aggiunto: "Il trasferimento dello spettro fornisce un'ampia gamma di impulsi burst in GHz con intervalli che vanno da 10 picosecondi a 10 nanosecondi. Credo che le applicazioni basate sulla nostra tecnologia per una varietà di obiettivi, tra cui plasma, metalli e cellule, accelereranno la scoperta scientifica e innovazione tecnologica nell’industria e nella medicina”.
Questa tecnologia innovativa apre la strada al progresso dell’imaging ultraveloce, con implicazioni sia per la ricerca scientifica che per le applicazioni industriali. La sua capacità di generare e formare simultaneamente raffiche di impulsi GHz introduce uno strumento versatile per studiare fenomeni veloci e migliorare i processi basati sul laser.
