ہائی پاور آپٹیکل فریکوئنسی کنگھی نان لائنر پریزین اسپیکٹروسکوپی، انتہائی الٹرا وائلٹ آپٹیکل فریکوئنسی کامب جنریشن، نیوکلیئر اور اٹامک کلاک ریسرچ وغیرہ میں بہت اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ فائیبر فیمٹوسیکنڈ لیزر فائدے کی وجہ سے ہائی پاور آپٹیکل فریکوئنسی کوبس کو محسوس کرنے کے لیے ترجیحی حل ہیں۔ سادہ ساخت، مستحکم کارکردگی اور آسان پروردن کی. تاہم، ناگزیر خود بخود اخراج (ASE) شور، پمپ کی شدت کے شور، سپیکٹرل ہم آہنگی کے انحطاط، اور فائبر لیزر ایمپلیفیکیشن میں روشنی کے راستے کی وجہ سے فیز جٹر کی وجہ سے، آپٹیکل کنگھی کی فریکوئنسی استحکام شدید متاثر ہوتا ہے۔ اس لیے ہائی پاور ایمپلیفیکیشن کے دوران ہائی فریکوئنسی استحکام حاصل کرنا ایک مشکل کام ہے۔
مندرجہ بالا مسائل کو حل کرنے کے لیے، طویل مدتی آپٹیکل فریکوئنسی کومب ٹیکنالوجی ریسرچ کی بنیاد پر، آپٹیکل فزکس کی کلیدی لیبارٹری، انسٹی ٹیوٹ آف فزکس، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز/بیجنگ نیشنل ریسرچ سینٹر فار کنڈینسڈ میٹر فزکس کے L07 گروپ نے یکے بعد دیگرے پیش کیا ہے۔ کم شور والے آپٹیکل فائبر سیڈ سورس کو اپنانے کے تکنیکی حل، لکیری چرپڈ پلس ایمپلیفیکیشن، اور انٹرا کیویٹی الیکٹرو آپٹیکل کرسٹل فاسٹ فیز ماڈیولیشن وغیرہ، اور پلنگ کون فوٹوونک کرسٹل فائبر کے ذریعے ہائی کوہرنس سپر کانٹینیوم سپیکٹرم پیدا کرنا اور اس کے ساتھ ملانا۔ مربوط ساختی ڈیزائن، درجہ حرارت کنٹرول، وائبریشن آئسولیشن اور دیگر انجینئرنگ ڈیزائن نے آپٹیکل فریکوئنسی کنگھی کے شور کو مؤثر طریقے سے کم کیا ہے۔ حال ہی میں، گروپ میں ایک ایسوسی ایٹ محقق، ہینین ہان، اور ایک پوسٹ ڈاکیٹرل ساتھی Xiaodong Shao، نے مزید 20W اعلی اوسط-پاور پر 10-19/1000s کے آرڈر پر آؤٹ آف رِنگ فریکوئنسی استحکام حاصل کیا ہے۔ فائبر آپٹیکل فریکوئنسی کنگھی یہ موجودہ بہترین آپٹیکل جوہری گھڑیوں کی فریکوئنسی استحکام تک پہنچنے کے لیے جانا جاتا ہے، اور یہ اب تک اعلیٰ طاقت والے آپٹیکل فریکوئنسی کنگھیوں کے ذریعے حاصل کردہ بہترین نتیجہ ہے۔ شکل 1 دو ایک جیسی ہائی پاور آپٹیکل فائبر کنگھی انجینئرنگ پروٹو ٹائپس کا اسکیمیٹک خاکہ دکھاتا ہے اور فریکوئنسی استحکام کی پیمائش کرنے کے لیے ایکسٹرا اینولر ڈوئل آپٹیکل کومب کا موازنہ کرتا ہے۔
ایک خود ساختہ نان لائنرلی پولرائزڈ روٹیشنل موڈ لاکڈ (NPR) فائبر لیزر آسکیلیٹر کو مطالعہ میں فیمٹوسیکنڈ سیڈ پلس سورس کے طور پر استعمال کیا گیا تھا، اور ایک ہائی پاور فیمٹوسیکنڈ لیزر آؤٹ پٹ جس کی اوسط پاور 20 ڈبلیو سے زیادہ ہے اور پلس کی چوڑائی 75 ہے۔ fs لکیری فائبر چرپڈ پلس ایمپلیفیکیشن (CPA) کے بعد حاصل کیا گیا تھا۔ کیریئر لفافہ فیز شفٹ (CEO) فریکوئنسی کی لاک فریکوئنسی استحکام 1.5×10-17/s ہے۔ آپٹیکل فریکوئنسی لاکنگ میں، آسکیلیٹر اور ایمپلیفائر کی مختلف شاخوں سے فیمٹوسیکنڈ پلس آؤٹ پٹ کو سپر سٹیبل ریفرینس لیزر کے ساتھ الگ سے ٹیپ کیا جاتا ہے، اور اگر ایمپلیفائر کے ٹیپڈ سگنل کو لاکنگ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، تو ہائی پاور کی پیمائش شدہ فریکوئنسی استحکام۔ ایمپلیفائیڈ لیزر رِنگ 2×10-18/s تک پہنچ سکتی ہے، جب کہ صرف CPA کی صورت میں، تعدد کا استحکام 2×10-18/s تک پہنچ سکتا ہے، اور صرف CPA کی صورت میں، تعدد استحکام 2×10-18/s تک پہنچ سکتا ہے۔ -18/s، جب کہ آسکیلیٹر سے صرف فیمٹوسیکنڈ پلس آؤٹ پٹ کو لاک کرنے کی صورت میں، اگر ایمپلیفائر کو آزادانہ طور پر چلنے کی اجازت ہے، تو تعدد کا استحکام صرف 10-15/s تک پہنچ سکتا ہے، جو کہ تین آرڈرز ہیں۔ شدت کی بدتر. شور پاور سپیکٹرم تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ ایمپلیفائر کم فریکوئنسی شور کی ایک بڑی مقدار متعارف کرایا ہے، جس کا آپٹیکل فریکوئنسی کنگھی فریکوئنسی کے طویل مدتی استحکام پر اہم اثر پڑتا ہے، اور یہ فرق اتنا زیادہ ہے کہ اس کی شدت کے چار آرڈرز ہیں۔ 1000 سیکنڈ کا گیٹ ٹائم، جیسا کہ تصویر 2 (a) میں دکھایا گیا ہے۔ اس کے علاوہ، فیز شور کے تجزیہ کے نتائج، جو تعدد کے قلیل مدتی استحکام کو نمایاں کرتا ہے، یہ بھی ظاہر کرتا ہے کہ شور پر قابو پانے کے کئی اقدامات کے بعد، ایمپلیفائر کے ذریعے متعارف کرایا جانے والا ہائی فریکوئنسی شور بہت چھوٹا ہے اور اس کا اثر نہیں ہوتا۔ نظام کی قلیل مدتی استحکام۔
عملی ایپلی کیشنز میں اس اعلی اوسط-پاور آپٹیکل فریکوئنسی کنگھی کی فریکوئنسی استحکام کی کارکردگی کا جائزہ لینے کے لیے، اس مطالعے میں پہلی بار دو 20W ہائی پاور فائبر لیزر فریکوئنسی کومبس کی پیمائش کی گئی ہے۔ پیمائش کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ آؤٹ آف رِنگ فریکوئنسی کی عام استحکام کی قدر 1 s انضمام کے وقت 4.35×10-17/s ہے، اور 1000 s انضمام وقت پر 6.54×10-19 تک کم ہو جاتی ہے، جیسا کہ تصویر 2(b) میں دکھایا گیا ہے، جو بہت سے ایپلی کیشنز کے لیے نئے دروازے کھولے گا جن کے لیے آپٹیکل کنگھیوں کی ہائی پاور اور ہائی فریکوئنسی استحکام کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ تحقیقی پیشرفت حال ہی میں آپٹکس ایکسپریس میں "10-19 فریکوئنسی عدم استحکام کے ساتھ ہائی پاور آپٹیکل فریکوئنسی کنگھی" کے عنوان سے شائع ہوئی ہے (آپٹ ایکسپریس 31(20)) (آپٹکس ایکسپریس 31(20)، 32813-32823 (2023))۔ مضمون کے پہلے مصنف Xiaodong Shao ہیں، اور شریک سپروائزر Zhiyi Wei اور Hainian Han ہیں۔ اس کام کو چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے پائلٹ پروگرام (XDA1502040404, XDB210104004) اور نیشنل نیچرل سائنس فاؤنڈیشن آف چائنا (60808007, 61378040, 11078022, 91850209) کی حمایت حاصل تھی۔
ایک 20W ہائی پاور آپٹیکل فائبر فریکوئنسی کنگھی 10-19ویں آرڈر کے اضافی کنڈلی فریکوئنسی استحکام کے ساتھ۔
تصویر 1 (a) ہائی پاور فائبر آپٹک آپٹیکل کنگھی کے انجینئرڈ اصولی پروٹو ٹائپ کی تصویر، (b) ہائی پاور آپٹیکل فریکوئنسی کنگھی کے اضافی رنگ کی فریکوئنسی استحکام کی پیمائش کا اسکیمیٹک خاکہ
تصویر 2 (a) oscillator اور amplifier کی فریکوئینسی استحکام الگ الگ بند، (b) باہر کی انگوٹی کے مقابلے کے ساتھ ہائی پاور آپٹیکل فریکوئنسی کنگھی کی فریکوئینسی استحکام
