Niedawno Wspólne Laboratorium Fizyki Laserów Wielkiej Mocy Szanghajskiego Instytutu Mechaniki Optycznej Chińskiej Akademii Nauk (SIOM) poczyniło postępy w badaniach nad ultraszybką diagnostyką kinetyczną jednym strzałem, a powiązane wyniki badań podsumowano jako „Single-shot czasoprzestrzenno-czasowe diagnostyka gęstości plazmy przy użyciu dowolnego kodera czasu i długości fali”. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Optics and Lasers in Engineering pod tytułem „Single-shot czasoprzestrzennej diagnostyki gęstości plazmy przy użyciu arbitralnego interferometru bipryzmowego z kodowaniem czasowym i długością fali”.
Zjawiska dynamiki ultraszybkiej są szeroko rozpowszechnione w dziedzinach fotochemii, spintroniki, fizyki plazmy, obróbki laserowej itp. Diagnostyka ultraszybkiej dynamiki jest ważnym narzędziem do wizualizacji procesu ewolucji zjawisk dynamiki ultraszybkiej, które można wykorzystać do ilościowego badania mechanizmu ultraszybkiego procesu ewolucji, ujawnić zasadę ultraszybkiego procesu ewolucji i uświadomić sobie rolę ilościowego sprzężenia zwrotnego w regulacji ultraszybkiego procesu ewolucji. Jednak w przypadku obecnych pojedynczych ultraszybkich technik diagnostycznych trudno jest jednocześnie połączyć zalety wysokiej rozdzielczości czasoprzestrzennej, dużej głębokości sekwencji, niezależnie regulowanego okna czasowego i braku konieczności stosowania ramienia odniesienia.
W tej pracy naukowcy proponują czasowy interferometr bipryzmowy z kodowaniem długości fali (TWEBI), który opiera się na zasadzie generowania światła sondy zakodowanego pod względem długości fali poprzez kaskadowanie nieliniowych kryształów o różnych kątach dopasowania fazowego, realizując przestrzenne multipleksowanie długości fali za pomocą dwu- wymiarowe elementy optyki dyfrakcyjnej (DOE) i wąskopasmowe filtry interferometryczne (IBPF) oraz wykorzystanie interferometrów bipryzmowych typu plug-and-play do realizacji trybu rejestracji cienia i fazy Przełączanie na żądanie trybu rejestracji cienia i trybu pomiaru fazy odbywa się za pomocą interferometr bipryzmatyczny typu plug-and-play. Eksperymenty przeprowadzono na froncie optycznego parametrycznego wzmocnienia impulsów ćwierkających femtosekundowych płytek cyfrowych Shenlight II, w którym urządzenie TWEBI osiągnęło rozdzielczość przestrzenną 4 um, rozdzielczość czasową 200 fs i głębokość sekwencji 12 , efektywną liczbę klatek na sekundę do 5 Tfps i dowolnie regulowane okno czasowe od subpikosekund do 1,86 ns. Rejestracje cieni i pomiary densytometryczne dynamiki indukowanego laserem włókna powietrza wykonano za pomocą urządzenia TWEBI, a powiązane wyniki eksperymentów wykazały wykonalność metody. Praca ta dostarcza potencjalnego rozwiązania do diagnozowania złożonej dynamiki stanów przejściowych, które pomoże nam lepiej zrozumieć, uregulować i zastosować te ultraszybkie zjawiska.
Powiązane prace były wspierane przez Chińską Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych (NSFC), Fundację Chińskiej Akademii Nauk (CAS), Fundację Szanghajskiej Komisji Nauki i Technologii (SSTC) oraz Fundację Ministerstwa Nauki i Technologii .
Rysunek 1 (a) Układ eksperymentalny TWEBI; (b) widma światła sondy; (c) mapy amplitudy i fazy światła sondy w dziedzinie czasu; d) rozdzielczość przestrzenna systemu obrazowania
Ryc. 2 (a) Mapa cieni indukowanej laserem nitki powietrza; (b) mapa długości fal środka plamki podświetlnej; (c) mapa fazowa i amplitudowa włókienkowania indukowanego laserem; (d) zrekonstruowany rozkład gęstości plazmy
