최근 중국과학원(SIOM) 상하이 광학역학연구소 고출력 레이저 물리학 합동연구소에서는 단발 초고속 운동진단에 대한 연구 진전을 이루었으며, 관련 연구 결과는 “단발 시공간적 임의의 시간-파장-인코더를 이용한 플라즈마 밀도 진단'. 이번 연구 결과는 '임의의 시간-파장 인코딩 바이프리즘 간섭계를 이용한 싱글샷 시공간 플라즈마 밀도 진단'이라는 제목으로 광학 및 레이저 공학(Optics and Lasers in Engineering)지에 게재됐다.
초고속 동역학 현상은 광화학, 스핀트로닉스, 플라즈마 물리학, 레이저 가공 등의 분야에 널리 존재합니다. 초고속 동역학 진단은 초고속 동역학 현상의 진화 과정을 시각화하는 중요한 도구로, 초고속 동역학의 메커니즘을 정량적으로 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 진화 과정, 초고속 진화 과정의 원리를 밝히고, 초고속 진화 과정 조절에서 정량적 피드백의 역할을 실현합니다. 그러나 현재의 단일 초고속 역학 진단 기술로는 높은 시공간 해상도, 높은 시퀀스 깊이, 독립적으로 조정 가능한 시간 창 및 참조 암이 필요하지 않다는 장점을 동시에 결합하는 것이 어렵습니다.
본 연구에서 연구진은 서로 다른 위상 정합 각도를 갖는 비선형 결정을 계단식으로 배열하여 파장 인코딩 프로브 광을 생성하는 원리를 기반으로 하는 시간 파장 인코딩 바이프리즘 간섭계(TWEBI)를 제안하고, 두 가지 파장을 사용하여 파장 공간 다중화를 실현합니다. 차원 회절 광학 소자(DOE) 및 협대역 통과 간섭계 필터(IBPF)를 사용하고 플러그 앤 플레이 바이프리즘 간섭계를 활용하여 섀도우 기록 모드 및 위상을 구현합니다. 섀도우 기록 모드와 위상 측정 모드의 온디맨드 전환은 다음을 사용하여 구현됩니다. 플러그 앤 플레이 바이프리즘 간섭계. 실험은 TWEBI 장치가 4um의 공간 해상도, 200fs의 시간 해상도, 12의 시퀀스 깊이를 달성한 Shenlight II 펨토초 디지털 타일의 광학 파라메트릭 처프 펄스 증폭의 프런트 엔드에서 수행되었습니다. , 최대 5 Tfps의 유효 프레임 속도, 피코초 미만에서 1.86 ns까지 임의로 조정 가능한 시간 범위. TWEBI 장치를 사용하여 레이저 유도 공기 필라멘테이션의 역학에 대한 그림자 기록 및 농도계 측정을 수행했으며 관련 실험 결과를 통해 이 방법의 타당성을 입증했습니다. 이 연구는 복잡한 과도 역학을 진단하기 위한 잠재적인 솔루션을 제공하며, 이는 이러한 초고속 현상을 더 잘 이해하고, 규제하고, 적용하는 데 도움이 될 것입니다.
관련 작업은 중국국가자연과학재단(NSFC), 중국과학원재단(CAS), 상하이과기위원회재단(SSTC), 과학기술부재단의 지원을 받았다. .
그림 1 (a) TWEBI 실험 설정; (b) 프로브 광 스펙트럼; (c) 프로브 광 시간 영역 진폭 및 위상 맵; (d) 이미징 시스템의 공간 해상도
그림 2 (a) 레이저 유도 공기 필라멘트의 그림자 맵; (b) 준발광 반점 중심의 파장 맵; (c) 레이저 유도 필라멘트의 위상 및 진폭 맵; (d) 재구성된 플라즈마 밀도 분포
