サブ Diffraction 限定画像、リモートセンシング用フェムト秒レーザーのフィラメント

ソコロフ教授と彼のチームを紹介できることを嬉しく思います。彼らは、リアルタイムで炭疽菌を検出するためにハイパワーレーザーを使用した最初の人でした。つまり、数秒ではなく、ナノ秒で言うことです。

その後、光のフィラメンテーション、光の焦点、そしてこれらの技術を使用して標準的な量子限界を超える方法に関する他の問題に取り組んでいます。古典的に難しい距離で限定された解像度を達成するためにフェムト秒レーザーフィラメントを使用する実験的プロトコルを記述する。レーザーフィラメントは、長い伝搬距離にわたって高輝度およびサブミリメートル径を維持できます。

これにより、高い解像度で検出、スキャン、イメージング分光法が可能になります。レーザーフィラメンテーションは、大気や水を含む多くの媒体で生成することができます。この技術は海洋光学研究に適応することができる。

レーザーフィラメンテーションを生成するのは容易ではありません。1つの便利なトリックは、必要な強度を達成するためにパルスのチャープを調整することです。だから今日、私たちはフィラメンテーションに関する実験を見て、小さな繊維に光を集中させ、これは現在の文脈で、炭疽菌の検出から海洋光学を見ることまで、実験で何をしているのかを視覚化するのに役立ちます。

光学ベンチに装置を設置し、クラス4レーザーの安全上の注意に従ってください。フィラメントを作成するには、パルスで増幅されたフェムト秒のチタンサファイアレーザーを使用します。レーザー光線を虹彩を通して、外側の端をわずかに切り取ります。

レーザーのクリッピングによって引き起こされる空間強度プロファイルの鋭い勾配は、フィラメント形成をシードすることが知られている。次に、200センチメートルを超える焦点距離を持つ収束レンズを通してビームを通過します。伝播方向に対してレンズをわずかに傾けることでシード自力を助ける。

レンズの幾何学的焦点の後に適切なビームダンプを持って配置します。フィラメントを観察するには、空気中の自己集中に十分な瞬間出力電力でレーザーを操作します。ホワイトペーパーを使用してレンズの幾何学的焦点付近のフィラメンテーションを探します。

ビームパスの紙で、約100マイクロメートルのちらつき、明るいコアを囲む数ミリメートルの拡散ハローを探します。フィラメントを超えてさらに観察を行います。そこでは、明るく多色の円錐状の放出リングは、空気中の特徴的な自己フェーズ変調プロセスの結果である。

複数の明るいスポットは、複数のフィラメントがあることを示します。明るいスポットを除去するには、虹彩の前にビームの減衰を導入します。適切な減衰により、円錐状の放出パターンの明るいスポットが除去されます。

レーザーでリモートスキャンのテストを行う準備をします。ビームパスに 2 軸の電動変換ステージを固定して、ビームに対して垂直に変換します。レーザービームフィラメントがステージの中心に入っていることを確認します。

次に、システムでスキャンするターゲットを作成します。容器を手に入れ、底に2ミリメートルの砂を置きます。砂の層の上に銅、アルミニウム、ステンレス鋼のオブジェクトを置きます。

その後、金属の上に砂の別の2ミリメートルの層を置きます。レーザーをオフにして、フィラメンテーションが発生した翻訳段階の中央に容器を置きます。データを収集するには、分光計の出力をコンピュータに接続します。

レーザーが単一のショットを発射するための外部トリガとコンピュータ制御を設定します。次に、センサ装置を設置する。この場合、分光計を配置して、その入り口が変換段階のフィラメンテーション衝撃点に向くようにします。

レンズを使用して、衝撃点からの光を分光計に結合します。フィラメンテーションが発生した場所から1~2つの焦点距離のレンズを配置します。ソフトウェアでレーザーをトリガーし、分光器からの信号を記録します。

銅、アルミニウム、ステンレス鋼のこの配置は、砂の約2ミリメートルの下に隠されています。設定によって測定される埋め込まれた金属のスペクトル特徴は、緑色の銅、赤のアルミニウム、シアンのステンレス鋼を含む合成画像を作成することを可能にする。テキサス A&M の小さな印刷されたロゴをスキャンした回折限界で非フィラメントレーザービームは認識可能なテキストを明らかにしません。

対照的に、ロゴ上でスキャンされたフィラメントレーザービームは、識別可能な要素を持つ画像を生成します。パルスエネルギーと強度は、レーザーフィラメンテーションを生成するための非常に重要なパラメータです。リモート分光法でのレーザーフィラメンテーションの使用は、リモートセンシングにおける信号対雑音比を増加させる可能性があります。

この技術は、リモートセンシングにおける高いスペクトル分解能を達成する道を開いた。この作業に必要なクラス4レーザーは危険です。実験者は、個人的な保護具を着用し、すべての安全プロトコルに従う必要があります。