RepetitivoGiga-hertzpulsos com cores e formas individuais revelam um novo potencial em imagens ultrarrápidas e processamento a laser.
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tóquio e da Universidade de Saitama, no Japão, desenvolveu uma técnica óptica inovadora chamada “transporte de espectro”. A técnica pode gerar simultaneamente rajadas de pulsos de GHz e formar seus perfis espaciais.
A geração e a formação de pulsos altamente repetitivos são uma grande promessa para uma variedade de aplicações, incluindo fotografia de alta velocidade, processamento a laser e geração de ondas acústicas. Pulsos de gigahertz (GHz) com intervalos de ~0,01 ~ ~10 nanossegundos são particularmente valiosos na visualização de fenômenos ultrarrápidos e na melhoria da eficiência do processamento a laser.
Atualmente, embora métodos para gerar rajadas de pulsos de GHz estejam disponíveis na indústria, desafios permanecem - como saída ineficiente de energia de pulso, baixa sintonia de intervalos de pulso e complexidade dos sistemas existentes. Além disso, a formação do perfil espacial de cada pulso de explosão de GHz é limitada devido à resposta insuficiente dos moduladores de luz espacial.
Para enfrentar estes desafios, a equipa de investigação acima mencionada desenvolveu um novo esquema.
A abordagem consiste em dispersar horizontalmente pulsos ultracurtos através de uma rede de difração, usando espelhos paralelos para separar espacialmente os pulsos em diferentes comprimentos de onda. Esses pulsos alinhados verticalmente podem ser modulados espacialmente individualmente usando um modulador de luz espacial. Os pulsos modulados resultantes, com diferentes atrasos de tempo na faixa de GHz, produzem rajadas de pulsos de GHz separadas espectralmente, cada uma com uma forma única em seu perfil espacial.
É relatado que o método gera com sucesso pulsos burst de GHz com variações discretas no comprimento de onda e intervalo de tempo. Demonstra a formação de perfis espaciais, incluindo mudanças de posição e divisão de pico. A aplicação do método à imagem espectral ultrarrápida demonstra sua capacidade de capturar a dinâmica de diferentes bandas de comprimento de onda simultaneamente.
O método facilita imagens ultrarrápidas em escalas de tempo de subnanossegundos a nanossegundos, permitindo a análise de fenômenos rápidos e não repetitivos. Suas aplicações potenciais incluem a revelação de fenômenos ultrarrápidos desconhecidos e o monitoramento de processos físicos rápidos em ambientes industriais. A capacidade de moldar pulsos de GHz individualmente também é bastante promissora no processamento de laser de precisão e na terapia a laser.
Notavelmente, a abordagem inovadora da equipa resultou num design compacto e numa maior portabilidade, tornando-o adequado para utilização em instalações de investigação científica e numa variedade de tecnologias industriais.
Keitaro Shimada, Ph.D. candidato no Departamento de Bioengenharia daUniversidade de Tóquio, disse: "Nossa estrutura óptica exclusiva permite a manipulação de pulsos ultracurtos com um caminho óptico tridimensional, resultando em uma manipulação espacial sem precedentes de rajadas de GHz."
Ele acrescentou: "O transporte de espectro fornece uma ampla gama de pulsos de rajada de GHz com intervalos que variam de 10 picossegundos a 10 nanossegundos. Acredito que as aplicações baseadas em nossa tecnologia para uma variedade de alvos, incluindo plasma, metais e células, acelerarão a descoberta científica e inovação tecnológica na indústria e na medicina."
Esta tecnologia inovadora abre caminho para o avanço da imagem ultrarrápida, com implicações para a pesquisa científica e aplicações industriais. Sua capacidade de gerar e formar simultaneamente rajadas de pulsos de GHz apresenta uma ferramenta versátil para estudar fenômenos rápidos e aprimorar processos baseados em laser.
