Сотрудники научно-технологического центра акустооптики НИТУ «МИСиС» вместе с коллегами из Института прикладной физики РАН Нижнего Новгорода создали цифровую систему коррекции каждого импульса в лазерном пучке, выведя контроль над излучением на новый уровень. Результаты исследования были опубликованы в журнале Photonics Research.
Лазеры стали неотъемлемой частью современной техники, но они имеют один недостаток. Дело в том, что лазерный луч сам по себе — просто свет определенной длины волны. И изначально генерируемые лазерные импульсы довольно слабы по мощности. Для большинства практических целей их необходимо усиливать. Лазерный луч запускается в прибор (фотоэлектронный умножитель), где он «бегает» от одного полупрозрачного зеркала к другому. В этом процессе количество фотонов (то есть мощность) возрастает во много раз. Но во время этого процесса энергетические характеристики разных импульсов (амплитуды длин волн) увеличиваются неодинаково, поэтому на выходе получается пучок неоднородных по энергии импульсов.
Данная проблема известна ученым давно, и боролись с ней по-разному. Например, для создания одинаковых импульсов на выходе из фотоумножителя создавали искажения потока входящих импульсов. Правда, до сих пор работать на уровне отдельного импульса не получалось — контролирующие системы были слишком грубыми.
Коллектив исследователей из НИТУ «МИСиС» и Института прикладной физики РАН создал компьютерную программу и установку, состоящую из модулятора и блока управления, с помощью которых можно контролировать амплитуду каждого входящего в усилитель импульса. Контролируя выходящий поток в онлайн-режиме, исследователи могут на входе оперативно «вырезать» амплитуды, не подходящие по заданным для выходного излучения параметрам.
«С помощью нашей технологии мы сможем лучше контролировать энергию заряженных частиц в ускорителях, что позволит проще и эффективнее находить новые элементарные частицы и быстрее добраться до „темной материи“. Есть и более практические применения — например, контролируя интенсивность каждого импульса, мы получим возможность сформировать из нашего пучка двоичный или восьмеричный код. Можно будет кодировать информацию, варьируя время между двумя соседними импульсами за счет вырезания лишних. В итоге мы получаем из обычного импульсного лазера невероятный по емкости передатчик информации. Если привести очень грубый пример, то раньше с его помощью на одной волне можно было передавать что-то не сложнее азбуки Морзе, а теперь — видеосигнал», — рассказывает Константин Юшков, ведущий научный сотрудник НИТУ «МИСиС».
Разговоры о такой технологии передачи информации велись с начала
Система модуляции лазерных импульсов уже успешно прошла экспериментальное тестирование на установке, разрабатываемой в Институте прикладной физики РАН.
