하위 Diffraction 제한 이미징 및 원격 탐사에 사용 하기 위해 펨 레이저 필 라 멘 트

소콜로프 교수와 그의 팀을 소개하게 되어 기쁩니다. 그들은 실시간으로 탄두를 감지하기 위해 고출력 레이저를 사용하는 최초의 레이저였다. 즉, 나노 초에서 말하는 것입니다, 하지 몇 초.

그런 다음 빛의 필라멘트화, 빛의 초점, 그리고 이러한 기술을 사용하여 표준 양자 한계를 넘어서는 방법에 대한 다른 문제에 대해 계속 노력했습니다. 우리는 고전적으로 견딜 수없는 거리에서 서브 회절 제한된 해상도를 달성하기 위해 펨토초 레이저 필라멘트를 사용하는 실험 프로토콜을 설명합니다. 레이저 필라멘트는 긴 전파 거리에서 고강도 및 하위 밀리미터 직경을 유지할 수 있습니다.

이를 통해 향상된 해상도로 감지, 스캐닝, 이미징 분광법을 사용할 수 있습니다. 레이저 필라멘션은 대기와 물을 포함한 많은 매체에서 생성될 수 있다. 이 기술은 해양 광학 연구에 적응할 수 있습니다.

레이저 필라멘션을 생성하는 것은 쉽지 않습니다. 한 가지 유용한 트릭은 필요한 강도를 달성하기 위해 펄스의 지저구를 조정하는 것입니다. 그래서 오늘 우리는 작은 섬유에 빛의 초점을 맞추고, 필라멘팅에 대한 실험을 볼 거야, 이것은 현재의 맥락에서 넣어, 우리가 실험으로 하고있는 것을 시각화하는 데 도움이 뭔가, 탄두를 감지에서 바다 광학을보고.

광학 벤치에 장치를 설치하고 클래스 4 레이저에 대한 안전 예방 조치를 따르십시오. 필라멘트를 만들려면 펄스가 증폭된 펨토초 티타늄 사파이어 레이저를 사용하십시오. 레이저 빔을 아이리스를 통과하여 바깥쪽 가장자리를 약간 잘라내도록 합니다.

레이저를 클리핑하여 야기되는 공간 강도 프로파일의 날카로운 그라데이션은 종자 필라멘트 형성을 하는 것으로 알려져 있다. 다음으로, 200cm 이상의 초점 길이로 수렴 렌즈를 통해 빔을 전달합니다. 전파 방향에 대하여 렌즈를 약간 기울임으로써 씨앗자체 초점에 도움이됩니다.

렌즈의 기하학적 초점 후에 적절한 빔 덤프를 갖도록 준비합니다. 필라멘트를 관찰하려면 공기 중에서 자체 집중하기에 충분한 즉각적인 출력 전력으로 레이저를 작동합니다. 백서를 사용하여 렌즈의 기하학적 초점 근처에서 필라멘트레이션을 찾습니다.

빔 경로에 있는 종이를 사용하여 약 100 마이크로미터의 깜박이는 밝은 코어를 둘러싼 몇 밀리미터의 확산 후광을 검색합니다. 필라멘트 너머에 더 많은 관찰을 하십시오. 거기에서, 밝고, 다색, 원적 방출 링은 공중에 있는 특징적인 자기 단계변조 과정의 결과입니다.

여러 개의 밝은 반점이 여러 필라멘트가 있음을 나타냅니다. 밝은 반점을 제거하려면 홍채 앞에서 빔에 감쇠를 도입하십시오. 적절한 감쇠로 원추형 방출 패턴의 밝은 반점이 제거됩니다.

레이저로 원격 스캐닝 테스트를 수행할 준비를 합니다. 빔 경로에 2축 전동 변환 단계를 확보하여 빔에 수직으로 변환합니다. 레이저 빔 필라멘트가 스테이지 중앙에 있는지 확인합니다.

다음으로 시스템을 사용하여 스캔할 대상을 만듭니다. 용기를 얻고 바닥에 2 밀리미터의 모래를 놓습니다. 구리, 알루미늄 및 스테인리스 스틸 물체를 모래 층 위에 놓습니다.

그런 다음 금속 위에 또 다른 2 밀리미터 의 모래 층을 놓습니다. 레이저를 끄면 필라멘션이 발생하는 번역 단계의 중앙에 컨테이너를 놓습니다. 데이터를 수집하려면 분광계 출력을 컴퓨터에 연결합니다.

레이저가 단일 샷을 발사할 수 있도록 외부 트리거 및 컴퓨터 제어를 설정합니다. 다음으로 센서 장치를 설정합니다. 이 경우 분광계를 배치하여 번역 단계의 필라멘션 영향 지점에 입구지점을 배치합니다.

렌즈를 사용하여 충격점에서 빛을 분광기에 결합합니다. 필라멘션이 발생하는 위치에서 렌즈를 1~2개의 초점 길이로 배치합니다. 소프트웨어로 레이저를 트리거하고 분광계에서 신호를 기록합니다.

구리, 알루미늄 및 스테인레스 스틸의 배열은 약 2 밀리미터의 모래 아래에 가려져 있습니다. 설치에 의해 측정된 매장된 금속의 스펙트럼 특징은 녹색의 구리, 빨간색 알루미늄 및 시안의 스테인레스 스틸로 합성 이미지를 생성할 수 있게 합니다. 작고 인쇄된 텍사스 A&M 로고를 통해 스캔된 회절 제한에 비필라멘트 레이저 빔은 인식가능한 텍스트를 공개하지 않습니다.

대조적으로, 로고 위에 스캔된 필라멘트 레이저 빔은 식별 가능한 요소로 이미지를 생성합니다. 펄스 에너지와 강도는 레이저 필라멘팅을 생성하는 데 매우 중요한 매개 변수입니다. 원격 분광법에서 레이저 필라멘션을 사용하면 원격 감지시 신호 대 잡음 비율이 증가할 수 있습니다.

이 기술은 원격 감지에서 높은 스펙트럼 해상도를 달성하는 길을 열었습니다. 이 작업에 필요한 클래스 4 레이저는 위험합니다. 실험자는 개인 보호 장비를 착용하고 모든 안전 프로토콜을 따라야합니다.