個々の色と形状を持つギガヘルツ反復パルスは、超高速イメージングとレーザー処理における新たな可能性を解き放ちます。
繰り返しの多いパルスの生成と整形は、高速写真撮影、レーザー加工、音波発生などのさまざまな用途に大きな期待を寄せています。 ~0.01 ~ ~10 ナノ秒の間隔を持つギガヘルツ (GHz) パルスは、超高速現象を視覚化し、レーザー加工の効率を向上させるのに特に価値があります。
GHz のパルスバーストを生成する方法は存在しますが、パルスエネルギーの低いスループット、パルス間隔の調整能力の低さ、既存のシステムの複雑さなどの課題が残っています。 さらに、各 GHz バースト パルスの空間プロファイルの整形は、空間光変調器の応答が不十分であるため制限されます。
これらの課題に対処するために、東京大学と埼玉大学の研究チームは、GHzバーストパルスの空間輪郭の生成と整形を同時に行う「スペクトルシャトル」と呼ばれる革新的な光学技術を開発しました。
日本は、ギガヘルツパルスの生成と整形を同時に行う光技術を生み出します。
（画像出典：東京大学）
この方法では、超短パルスを回折格子を通して水平に分散し、平行ミラーを使用してパルスを異なる波長に空間的に分離します。 これらの垂直に整列したパルスは、空間光変調器を使用して個別に空間変調できます。 結果として生じる変調パルスは、GHz 範囲で異なる時間遅延を伴い、スペクトル的に分離された GHz バーストのパルスを生成し、それぞれの空間プロファイルが独特の形状になります。
この方法は、波長と時間間隔が離散的に変化する GHz バースト パルスの生成に成功したと報告されています。 位置シフトやピーク分割などの空間プロファイルの形成を示します。 この方法を超高速スペクトルイメージングに適用すると、異なる波長帯域のダイナミクスを同時に捕捉できることが実証されました。
この方法により、サブナノ秒からナノ秒の時間スケールでの超高速イメージングが容易になり、高速で非反復的な現象の分析が可能になります。 その潜在的な用途には、未知の超高速現象の解明や産業環境における高速物理プロセスの監視などが含まれます。 GHz パルスを個別に整形できる機能は、精密レーザー加工やレーザー治療においても有望です。
上記のチームが、コンパクトな設計と携帯性の向上につながり、科学研究施設やさまざまな産業技術分野に適用できる革新的な方法を提案したことは注目に値します。
東京大学大学院生命工学系研究科博士課程の島田啓太郎氏は、「私たちの独自の光学構造により、3次元の光路による超短パルスの操作が可能になり、その結果、GHzバーストパルスの前例のない空間操作が可能になります。」と述べています。
同氏はさらに、「スペクトルシャトルは、10ピコ秒から10ナノ秒の間隔で広範囲のGHzバーストパルスを提供します。プラズマ、金属、細胞などのさまざまなターゲットに対する当社の技術に基づくアプリケーションは、科学的発見と科学的発見を加速すると信じています」と付け加えた。産業と医療における技術革新。」
この革新的な技術は、超高速イメージングの進歩への道を開き、科学研究と産業応用の両方に影響を与えます。 GHz パルスのバーストの生成と形成を同時に行う機能により、高速現象を研究し、レーザーベースのプロセスを強化するための多用途ツールが導入されます。
