Lặp đi lặp lạigigahertzcác xung có màu sắc và hình dạng riêng biệt mở ra tiềm năng mới trong xử lý hình ảnh và laser cực nhanh.
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Tokyo và Đại học Saitama ở Nhật Bản đã phát triển một kỹ thuật quang học cải tiến gọi là "tàu con thoi quang phổ". Kỹ thuật này có thể đồng thời tạo ra các xung xung GHz và hình thành cấu hình không gian của chúng.
Việc tạo và định hình các xung có tính lặp lại cao hứa hẹn sẽ có nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm chụp ảnh tốc độ cao, xử lý laser và tạo sóng âm. Các xung Gigahertz (GHz) có khoảng ~0,01 ~ ~10 nano giây đặc biệt có giá trị trong việc hình dung các hiện tượng cực nhanh và cải thiện hiệu quả xử lý bằng laser.
Hiện tại, mặc dù các phương pháp tạo ra các xung xung GHz đã có sẵn trong ngành nhưng vẫn còn những thách thức - chẳng hạn như năng lượng xung đầu ra không hiệu quả, khả năng điều chỉnh các khoảng xung kém và độ phức tạp của các hệ thống hiện có. Ngoài ra, việc định hình cấu hình không gian của từng xung cụm GHz bị hạn chế do phản ứng không đủ của bộ điều biến ánh sáng không gian.
Để giải quyết những thách thức này, nhóm nghiên cứu nêu trên đã phát triển một kế hoạch mới.
Phương pháp này bao gồm các xung siêu ngắn phân tán theo chiều ngang thông qua cách tử nhiễu xạ, sử dụng các gương song song để phân tách các xung thành các bước sóng khác nhau trong không gian. Các xung được căn chỉnh theo chiều dọc này có thể được điều chế không gian riêng lẻ bằng bộ điều biến ánh sáng không gian. Các xung được điều chế thu được, với độ trễ thời gian khác nhau trong phạm vi GHz, tạo ra các xung xung GHz được phân tách bằng quang phổ, mỗi xung có một hình dạng duy nhất trong cấu hình không gian của nó.
Phương pháp này được cho là đã tạo thành công các xung nổ GHz với các biến đổi riêng biệt về bước sóng và khoảng thời gian. Nó thể hiện sự hình thành các cấu hình không gian bao gồm dịch chuyển vị trí và phân tách đỉnh. Việc áp dụng phương pháp này vào chụp ảnh quang phổ cực nhanh cho thấy khả năng thu được động lực học của các dải bước sóng khác nhau cùng một lúc.
Phương pháp này tạo điều kiện cho việc chụp ảnh cực nhanh ở thang thời gian dưới nano giây đến nano giây, cho phép phân tích các hiện tượng nhanh, không lặp lại. Các ứng dụng tiềm năng của nó bao gồm tiết lộ các hiện tượng cực nhanh chưa biết và theo dõi các quá trình vật lý nhanh trong môi trường công nghiệp. Khả năng định hình các xung GHz riêng lẻ cũng khá hứa hẹn trong xử lý laser và trị liệu bằng laser chính xác.
Đáng chú ý, cách tiếp cận đổi mới của nhóm đã mang lại thiết kế nhỏ gọn và tính di động nâng cao, khiến nó phù hợp để sử dụng trong các cơ sở nghiên cứu khoa học và nhiều công nghệ công nghiệp.
Keitaro Shimada, tiến sĩ. ứng viên khoa Công nghệ sinh họcĐại học Tokyo, cho biết: "Cấu trúc quang học độc đáo của chúng tôi cho phép điều khiển các xung siêu ngắn bằng đường dẫn quang ba chiều, dẫn đến việc điều khiển không gian chưa từng có đối với các xung GHz."
Ông nói thêm: "Việc chuyển đổi quang phổ cung cấp một loạt các xung nổ GHz với khoảng thời gian từ 10 pico giây đến 10 nano giây. Tôi tin rằng các ứng dụng dựa trên công nghệ của chúng tôi cho nhiều mục tiêu khác nhau, bao gồm plasma, kim loại và tế bào, sẽ đẩy nhanh khám phá khoa học." và đổi mới công nghệ trong công nghiệp và y học."
Công nghệ tiên tiến này mở đường cho việc cải tiến hình ảnh cực nhanh, có ý nghĩa đối với nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghiệp. Khả năng tạo và hình thành đồng thời các xung xung GHz của nó giới thiệu một công cụ linh hoạt để nghiên cứu các hiện tượng nhanh và tăng cường các quy trình dựa trên tia laser.
