ការរំភើបនៃអាម៉ូនិកទីពីរនៅក្នុងវិសាលគមធំទូលាយ

ការរំភើបនៃអាម៉ូនិកទីពីរនៅក្នុងវិសាលគមធំទូលាយ

ចាប់តាំងពីការរកឃើញនៃឥទ្ធិពលអុបទិកមិនមែនលីនេអ៊ែរលំដាប់ទីពីរនៅក្នុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1960 មក បានបង្កឱ្យមានចំណាប់អារម្មណ៍យ៉ាងទូលំទូលាយពីសំណាក់អ្នកស្រាវជ្រាវ រហូតមកដល់ពេលនេះ ដោយផ្អែកលើឥទ្ធិពលអាម៉ូនិកទីពីរ និងប្រេកង់ បានផលិតពីកាំរស្មីអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងរហូតដល់ក្រុមអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដឆ្ងាយនៃឡាស៊ែរបានជំរុញយ៉ាងខ្លាំងដល់ការអភិវឌ្ឍឡាស៊ែរអុបទិកដំណើរការព័ត៌មាន ការថតរូបភាពមីក្រូទស្សន៍ដែលមានគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់ និងវិស័យផ្សេងៗទៀត។ យោងទៅតាមវិធីសាស្ត្រមិនមែនលីនេអ៊ែរអុបទិកនិងទ្រឹស្តីប៉ូឡារីសាស្យុង ឥទ្ធិពលអុបទិកមិនមែនលីនេអ៊ែរលំដាប់ស្មើគ្នាមានទំនាក់ទំនងយ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹងស៊ីមេទ្រីគ្រីស្តាល់ ហើយមេគុណមិនមែនលីនេអ៊ែរមិនមែនសូន្យតែនៅក្នុងមេឌៀស៊ីមេទ្រីបញ្ច្រាសមិនកណ្តាលនោះទេ។ ក្នុងនាមជាឥទ្ធិពលមិនមែនលីនេអ៊ែរលំដាប់ទីពីរជាមូលដ្ឋានបំផុត អាម៉ូនិកទីពីររារាំងយ៉ាងខ្លាំងដល់ការបង្កើត និងការប្រើប្រាស់ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពរបស់វានៅក្នុងជាតិសរសៃរ៉ែថ្មខៀវ ដោយសារតែទម្រង់អាម៉ូហ្វូស និងស៊ីមេទ្រីនៃការបញ្ច្រាសកណ្តាល។ បច្ចុប្បន្ននេះ វិធីសាស្ត្រប៉ូឡារីសាស្យុង (ប៉ូឡារីសាស្យុងអុបទិក ប៉ូឡារីសាស្យុងកម្ដៅ ប៉ូឡារីសាស្យុងវាលអគ្គិសនី) អាចបំផ្លាញស៊ីមេទ្រីនៃការបញ្ច្រាសកណ្តាលសម្ភារៈនៃជាតិសរសៃអុបទិកដោយសិប្បនិម្មិត និងធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពមិនមែនលីនេអ៊ែរលំដាប់ទីពីរនៃជាតិសរសៃអុបទិកប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វិធីសាស្ត្រនេះតម្រូវឱ្យមានបច្ចេកវិទ្យារៀបចំស្មុគស្មាញ និងទាមទារច្រើន ហើយអាចបំពេញលក្ខខណ្ឌផ្គូផ្គងដំណាក់កាលស្ទើរតែនៅរលកពន្លឺដាច់ពីគ្នា។ ចិញ្ចៀនរំញ័រជាតិសរសៃអុបទិកដែលផ្អែកលើរបៀបជញ្ជាំងអេកូកំណត់ការរំភើបវិសាលគមធំទូលាយនៃអាម៉ូនិកទីពីរ។ ដោយការបំបែកស៊ីមេទ្រីនៃរចនាសម្ព័ន្ធផ្ទៃនៃជាតិសរសៃ អាម៉ូនិកទីពីរផ្ទៃនៅក្នុងជាតិសរសៃរចនាសម្ព័ន្ធពិសេសត្រូវបានបង្កើនដល់កម្រិតជាក់លាក់មួយ ប៉ុន្តែនៅតែពឹងផ្អែកលើជីពចរបូម femtosecond ជាមួយនឹងថាមពលកំពូលខ្ពស់ខ្លាំង។ ដូច្នេះ ការបង្កើតឥទ្ធិពលអុបទិកមិនមែនលីនេអ៊ែរលំដាប់ទីពីរនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធសរសៃទាំងអស់ និងការកែលម្អប្រសិទ្ធភាពបំលែង ជាពិសេសការបង្កើតអាម៉ូនិកទីពីរដែលមានវិសាលគមធំទូលាយក្នុងការបូមអុបទិកជាបន្តបន្ទាប់ដែលមានថាមពលទាប គឺជាបញ្ហាជាមូលដ្ឋានដែលត្រូវដោះស្រាយនៅក្នុងវិស័យសរសៃអុបទិក និងឧបករណ៍មិនមែនលីនេអ៊ែរ ហើយមានសារៈសំខាន់ខាងវិទ្យាសាស្ត្រដ៏សំខាន់ និងតម្លៃនៃការអនុវត្តយ៉ាងទូលំទូលាយ។

ក្រុមស្រាវជ្រាវមួយនៅក្នុងប្រទេសចិនបានស្នើឡើងនូវគ្រោងការណ៍សមាហរណកម្មដំណាក់កាលគ្រីស្តាល់ហ្គាលីញ៉ូមសេលេនីតជាស្រទាប់ៗជាមួយនឹងសរសៃមីក្រូណាណូ។ ដោយការទាញយកអត្ថប្រយោជន៍ពីភាពមិនមែនលីនេអ៊ែរលំដាប់ទីពីរខ្ពស់ និងការរៀបចំជួរវែងនៃគ្រីស្តាល់ហ្គាលីញ៉ូមសេលេនីត ដំណើរការរំញោចអាម៉ូនិកទីពីរវិសាលគមទូលំទូលាយ និងដំណើរការបំលែងប្រេកង់ច្រើនត្រូវបានសម្រេច ដែលផ្តល់នូវដំណោះស្រាយថ្មីមួយសម្រាប់ការបង្កើនដំណើរការពហុប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៅក្នុងសរសៃ និងការរៀបចំអាម៉ូនិកទីពីរប្រេកង់ធំទូលាយ។ប្រភពពន្លឺការរំភើបប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពនៃឥទ្ធិពលអាម៉ូនិកទីពីរ និងប្រេកង់ផលបូកនៅក្នុងគ្រោងការណ៍នេះភាគច្រើនអាស្រ័យលើលក្ខខណ្ឌសំខាន់ៗចំនួនបីដូចខាងក្រោម៖ ចម្ងាយអន្តរកម្មពន្លឺ-រូបធាតុដ៏វែងរវាងហ្គាលីញ៉ូមសេលេនីត និងជាតិសរសៃមីក្រូណាណូភាពមិនមែនលីនេអ៊ែរលំដាប់ទីពីរខ្ពស់ និងលំដាប់ជួរវែងនៃគ្រីស្តាល់ហ្គាលីញ៉ូមសេលេនីតស្រទាប់ និងលក្ខខណ្ឌផ្គូផ្គងដំណាក់កាលនៃប្រេកង់មូលដ្ឋាន និងរបៀបបង្កើនប្រេកង់ទ្វេដងត្រូវបានបំពេញ។

នៅក្នុងការពិសោធន៍ សរសៃមីក្រូណាណូដែលរៀបចំដោយប្រព័ន្ធកាត់បន្ថយការស្កេនអណ្តាតភ្លើងមានតំបន់កោណឯកសណ្ឋានតាមលំដាប់មីលីម៉ែត្រ ដែលផ្តល់នូវប្រវែងសកម្មភាពមិនមែនលីនេអ៊ែរវែងសម្រាប់ពន្លឺបូម និងរលកអាម៉ូនិកទីពីរ។ ប៉ូឡារីសេស្យុងមិនមែនលីនេអ៊ែរលំដាប់ទីពីរនៃគ្រីស្តាល់ហ្គាលីញ៉ូមសេលេនីតរួមបញ្ចូលគ្នាលើសពី 170 pm/V ដែលខ្ពស់ជាងប៉ូឡារីសេស្យុងមិនមែនលីនេអ៊ែរខាងក្នុងនៃសរសៃអុបទិក។ លើសពីនេះ រចនាសម្ព័ន្ធលំដាប់ជួរវែងនៃគ្រីស្តាល់ហ្គាលីញ៉ូមសេលេនីតធានានូវការជ្រៀតជ្រែកដំណាក់កាលបន្តនៃអាម៉ូនិកទីពីរ ដែលផ្តល់នូវអត្ថប្រយោជន៍ពេញលេញចំពោះអត្ថប្រយោជន៍នៃប្រវែងសកម្មភាពមិនមែនលីនេអ៊ែរធំនៅក្នុងសរសៃមីក្រូណាណូ។ អ្វីដែលសំខាន់ជាងនេះទៅទៀត ការផ្គូផ្គងដំណាក់កាលរវាងរបៀបមូលដ្ឋានអុបទិកបូម (HE11) និងរបៀបលំដាប់ខ្ពស់អាម៉ូនិកទីពីរ (EH11, HE31) ត្រូវបានសម្រេចដោយការគ្រប់គ្រងអង្កត់ផ្ចិតកោណ ហើយបន្ទាប់មកគ្រប់គ្រងការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយនៃមគ្គុទ្ទេសក៍រលកក្នុងអំឡុងពេលរៀបចំសរសៃមីក្រូណាណូ។

លក្ខខណ្ឌខាងលើបានដាក់មូលដ្ឋានគ្រឹះសម្រាប់ការរំញោចអាម៉ូនិកទីពីរដែលមានប្រសិទ្ធភាព និងទូលំទូលាយនៅក្នុងសរសៃមីក្រូណាណូ។ ការពិសោធន៍បង្ហាញថា ទិន្នផលនៃអាម៉ូនិកទីពីរនៅកម្រិតណាណូវ៉ាត់អាចសម្រេចបានក្រោមស្នប់ឡាស៊ែរជីពចរភីកូវិនាទី 1550 nm ហើយអាម៉ូនិកទីពីរក៏អាចត្រូវបានរំញោចប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពក្រោមស្នប់ឡាស៊ែរបន្តនៃរលកដូចគ្នា ហើយថាមពលកម្រិតគឺទាបដល់រាប់រយមីក្រូវ៉ាត់ (រូបភាពទី 1)។ លើសពីនេះ នៅពេលដែលពន្លឺស្នប់ត្រូវបានពង្រីកដល់រលកបីផ្សេងគ្នានៃឡាស៊ែរបន្ត (1270/1550/1590 nm) អាម៉ូនិកទីពីរបី (2w1, 2w2, 2w3) និងសញ្ញាប្រេកង់ផលបូកបី (w1+w2, w1+w3, w2+w3) ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅរលកបំលែងប្រេកង់នីមួយៗក្នុងចំណោមរលកទាំងប្រាំមួយ។ តាមរយៈការជំនួសភ្លើងស្នប់ជាមួយនឹងប្រភពពន្លឺឌីយ៉ូដបញ្ចេញពន្លឺដែលមានរស្មីខ្លាំង (SLED) ដែលមានកម្រិតបញ្ជូន 79.3 nm អាម៉ូនិកទីពីរវិសាលគមធំទូលាយដែលមានកម្រិតបញ្ជូន 28.3 nm ត្រូវបានបង្កើត (រូបភាពទី 2)។ លើសពីនេះ ប្រសិនបើបច្ចេកវិទ្យាដាក់ចំហាយគីមីអាចត្រូវបានប្រើដើម្បីជំនួសបច្ចេកវិទ្យាផ្ទេរស្ងួតនៅក្នុងការសិក្សានេះ ហើយស្រទាប់គ្រីស្តាល់ហ្គាលីញ៉ូមសេលេនីតតិចជាងមុនអាចត្រូវបានដាំដុះនៅលើផ្ទៃនៃសរសៃមីក្រូណាណូក្នុងចម្ងាយឆ្ងាយ ប្រសិទ្ធភាពបំលែងអាម៉ូនិកទីពីរត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងប្រសើរឡើងបន្ថែមទៀត។

រូបភាពទី 1 ប្រព័ន្ធបង្កើតអាម៉ូនិកទីពីរ និងលទ្ធផលនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធសរសៃទាំងអស់

រូបភាពទី 2 ការលាយបញ្ចូលគ្នានៃរលកច្រើន និងអាម៉ូនិកទីពីរដែលមានវិសាលគមធំទូលាយក្រោមការបូមអុបទិកជាបន្តបន្ទាប់