反復的ギガヘルツ個別の色と形状を持つパルスは、超高速イメージングとレーザー処理における新たな可能性を解き放ちます。
日本の東京大学と埼玉大学の研究者チームは、「スペクトルシャトル」と呼ばれる革新的な光学技術を開発しました。 この技術は、パルスの GHz バーストを生成し、その空間プロファイルを形成することを同時に行うことができます。
反復性の高いパルスの生成と整形は、高速写真撮影、レーザー加工、音波発生などのさまざまな用途に大きな期待を寄せています。 ~0.01 ~ ~10 ナノ秒の間隔を持つギガヘルツ (GHz) パルスは、超高速現象を視覚化し、レーザー加工の効率を向上させるのに特に価値があります。
現在、業界では GHz バーストのパルスを生成する方法が利用可能ですが、パルスエネルギーの非効率な出力、パルス間隔の調整性の低さ、既存システムの複雑さなどの課題が残っています。 さらに、各 GHz バースト パルスの空間プロファイルの整形は、空間光変調器の応答が不十分であるため制限されます。
これらの課題に対処するために、上記の研究チームは新しいスキームを開発しました。
このアプローチは、平行ミラーを使用してパルスを空間的に異なる波長に分離し、回折格子を通して超短パルスを水平に分散することで構成されます。 これらの垂直に整列したパルスは、空間光変調器を使用して個別に空間変調できます。 結果として生じる変調パルスは、GHz 範囲で異なる時間遅延を伴い、スペクトル的に分離された GHz バーストのパルスを生成し、それぞれの空間プロファイルが独特の形状になります。
この方法は、波長と時間間隔が離散的に変化する GHz バースト パルスを生成することに成功したと報告されています。 位置シフトやピーク分割などの空間プロファイルの形成を示します。 この方法を超高速スペクトルイメージングに適用すると、異なる波長帯域のダイナミクスを同時に捕捉できることが実証されました。
この方法により、サブナノ秒からナノ秒の時間スケールでの超高速イメージングが容易になり、高速で非反復的な現象の分析が可能になります。 その潜在的な用途には、未知の超高速現象の解明や産業環境における高速物理プロセスの監視などが含まれます。 GHz パルスを個別に整形する機能も、精密レーザー加工やレーザー治療において非常に有望です。
特に、チームの革新的なアプローチにより、コンパクトな設計と携帯性の向上が実現し、科学研究施設やさまざまな産業技術での使用に適しています。
島田 啓太郎（しまだ けいたろう）博士 生物工学科の候補者東京大学氏は、「当社の独自の光学構造により、3次元の光路による超短パルスの操作が可能になり、その結果、GHzバーストの前例のない空間操作が可能になります。」と述べています。
同氏はさらに、「スペクトルシャトルは、10ピコ秒から10ナノ秒の間隔で広範囲のGHzバーストパルスを提供します。プラズマ、金属、細胞などのさまざまなターゲットに対する当社の技術に基づくアプリケーションは、科学的発見を加速すると信じています」と付け加えた。産業と医療における技術革新。」
この革新的な技術は、超高速イメージングの進歩への道を開き、科学研究や産業用途に影響を与えます。 GHz パルスのバーストの生成と形成を同時に行う機能により、高速現象を研究し、レーザーベースのプロセスを強化するための多用途ツールが導入されます。
