ბგერითი ტალღებისგან განსხვავებით, სინათლის რხევები იმდენად სწრაფია, რომ მათ დასაკვირვებლად საჭიროა რთული აპარატურა. ამასთან, შესაძლებელია ამ რხევების სიხშირის ირიბად გაზომვა ე. წ. სიხშირის სავარცხლებით. ეს სავარცხლები შედგება რეგულარულად დაშორებული 'კბილების' ნაკრებისგან, სადაც თითოეული კბილი შეესაბამება გარკვეულ სიხშირეს. ასეთი მესერი გვთავაზობს ოპტიკური სიხშირის გაზომვის შესაძლებლობას დიდი სიზუსტით. მაგალითად, დედამიწასა და მთვარეს შორის მანძილი შეიძლება გაიზომოს თმის სისქის ექვივალენტური სიზუსტით!

შეიძლება ნაჩვენები იქნას, რომ სიხშირული სავარცხლის შესაბამისი დროის სიგნალი შედგება სინათლის იმპულსების რეგულარული მიმდევრობისგან, რომელსაც პულსების მატარებელს უწოდებენ. ეს იმპულსები ულტრა მოკლეა და მათი ხანგრძლივობა არის წამის მემილიარდედი, ან ნაკლები.

ამჟამად პულსის მატარებლის შექმნის ორი ძირითადი მეთოდი არსებობს, პულსირებადი ლაზერით, ან პასიური ოპტიკური რეზონატორის საშუალებით.

"ზოგიერთ ლაზერს უშუალოდ შეუძლია პულსის მატარებლის წარმოქმნა. ზოგიერთ ლაზერს შეუძლია ძალიან ენერგიული პულსის მატარებლის გენერირებაც, მაგრამ იმპულსებს შორის დაგვიანება ცვალებადია გარეგანი ზემოქმედებების არარსებობის შემთხვევაშიც კი." - განმარტავს Nicolas Englebert-ი (ბრიუსელის პოლიტექნიკური სკოლა).

გამოსავალი არის ე. წ. პასიურ ოპტიკური რეზონატორების გამოყენებაში, რომლებიც დამზადებულია, მაგალითად, ოპტიკური ბოჭკოთი. ის საშუალებას იძლევა მუდმივი ლაზერული სხივის ზემოქმედებით რეზონატორში შევქმნათ უსასრულო ხანგრძლივობის პულსები, სოლიტონი. განსხვავებით პულსირებადი ლაზერისგან, ამ შემთხვევაში მიღებული პულსების მატარებლის პერიოდი ფიქსირებულია გარეგანი დარღვევის არარსებობის შემთხვევაში. თუმცა სამწუხაროდ მისი ენერგია შეზღუდულია.

ამრიგად თითოეულ მეთოდს აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები. მაგრამ, ზოგიერთი აპლიკაციისთვის, მაგალითად როგორიცაა LiDAR-ი (Light Detection and Ranging), აუცილებელია პულსის მატარებელი, რომელიც იქნება მძლავრიც და ულტრა სტაბილურიც.

ჟურნალში Nature Photonics, 2021 წლის 10 მაისს გამოქვეყნდა ბრიუსელის პოლიტექნიკური სკოლის, ULB OPERA-Photonics ლაბორატორიის მკვლევარების სტატია ოპტიკურ რეზონატორში ლაზერის სხივების ჩატუმბვით ახალი ტიპის სოლიტონების გენერირების შესახებ, რაც საშუალებას იძლევა მიღებული იქნას მაღალი სიმძლავრის ულტრა-სტაბილური პულსების მესერი.

"ეს სოლიტონები ჩნდება რეზონატორში, რომელსაც გააჩნია ნატიფი გამაძლიერებელი განყოფილება. ამ განყოფილების მიზანია კომპენსაცია გაუწიოს დანაკარგებს, რომელსაც ტალღა (სოლიტონი) განიცდის თითოეული სრული რხევისას. თუ გაძლიერება მცირეა დანაკარგებთან შედარებით სოლიტონი ვერ იქმნება. მეორეს მხრივ, თუ გაძლიერება დანაკარგებზე მეტია, ლაზერის სხივი გადის რეზონატორიდან. დანაკარგების ამ ნაწილობრივი კომპენსაციის წყალობით, შესაძლებელია სოლიტონის ენერგიის დიდი ნაწილის ამოღება (30%-ზე მეტი!) მისი დაშლის გარეშე." - აღნიშნავს Nicolas Englebert-ი.

უფრო მეტიც, რადგან გამაძლიერებელი სექცია ისეა შეირჩეული, რომ ლაზერის სხივის გამოსვლა არ მოხდეს, პულსების მატარებელს გააჩნია პასიური რეზონატორების სტაბილურობის თვისებები. აქტიური რეზონატორული სოლიტონი ამრიგად აერთიანებს პულსური მატარებლების უპირატესობებს, რომლებიც წარმოიქმნება პულსირებული ლაზერებით და პასიური რეზონატორებით.

ეს ახალი ტიპის უნივერსალური და ჰიბრიდული სოლიტონები შეუძლია გამოყენებული იქნას მრავალ ექსპერიმენტში, განსაკუთრებით ინტეგრირებული ოპტიკის სფეროში, სადაც ამჟამად პასიური რეზონატორები დომინირებენ და ამიტომ  ჩიპებიდან მხოლოდ ძალიან მცირე ენერგიის მოპოვებაა შესაძლებელი. ახალი კონცეფცია არ შემოიფარგლება სოლიტონის წარმოქმნით. ამ ახალი ჰიბრიდული რეზონატორის წყალობით, კომპონენტები, რომლებიც იწვევენ დიდ დანაკარგებს (კრისტალები, ბოჭკოვანი კაბელები და ა. შ.) ახლა შეიძლება განთავსდეს რეზონატორში, რაც გზას უხსნის ადრე ექსპერიმენტულად მიუწვდომელი ფენომენების შესწავლას.

წყარო:

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-05/uldb-acs051021.php