Блог

Aug 30, 2023

Ученые продемонстрировали интенсивный ультрафиолет

23 августа 2023 г. Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

23 августа 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

корректура

Издательский центр Light, Чанчуньский институт оптики, точной механики и физики, CAS

Сверхширокополосный суперконтинуальный белый лазер высокой яркости привлекает все больше внимания в физике, химии, биологии, материаловедении и других дисциплинах науки и техники. За последние десятилетия было разработано множество различных подходов к генерации суперконтинуального белого лазера.

Большинство из них используют различные нелинейные эффекты третьего порядка (3-й-NL), такие как автофазовая модуляция (СФМ), возникающая в микроструктурированных фотонно-кристаллических волокнах или гомогенных пластинах, или в волокнах с полой сердцевиной, наполненных благородным газом. Однако качество этих источников суперконтинуума имеет некоторые ограничения, такие как малая энергия импульса на уровне наноджоулей и необходимость сложной дисперсионной техники.

Еще одним более мощным средством расширения спектрального диапазона лазера являются различные нелинейные эффекты второго порядка (2-NL) с помощью многообещающей схемы квазисинхронизма (QPM). Однако эти чисто 2-NL-схемы по-прежнему плохо справляются с масштабированием спектра и мощности из-за узкой полосы пропускания накачки, ограниченной рабочей полосы QPM и снижения эффективности преобразования энергии в гармониках более высокого порядка.

Честно говоря, стало большой проблемой преодолеть эти серьезные ограничения, существующие как в режиме 2-го NL, так и в режиме 3-го NL, и извлечь лучшее из обоих миров для создания лазера суперконтинуума полного спектра со спектральным охватом от УФ до среднего ИК-диапазона. .

В новой статье, опубликованной в журнале Light: Science & Applications, группа ученых под руководством профессора Чжи-Юаня Ли из Школы физики и оптоэлектроники Южно-Китайского технологического университета (Китай) и его коллег продемонстрировала интенсивный четырехоктавный звук. охватывающий ультрафиолетовый-видимый-инфракрасный (УФ-видимый-ИК) лазерный источник полного спектра (от 300 до 5000 нм при -25 дБ от пика) с энергией 0,54 мДж на импульс, исходящий из каскадной архитектуры газонаполненной полости волокно с сердцевиной (HCF), кристаллическая пластина из ниобата лития (LN) без покрытия и специально разработанный кристалл ниобата лития с периодическим полюсом (CPPLN), который накачивается импульсом накачки среднего ИК диапазона длиной 3,9 мм и мощностью 3,3 мДж.

Под накачкой фемтосекундного импульсного лазера среднего ИК диапазона с энергией 3,3 мДж и длиной волны 3,9 мкм система HCF-LN может генерировать интенсивный лазерный импульс среднего ИК диапазона с полосой пропускания в одну октаву, который служит входом вторичной волны накачки в CPPLN, в то время как CPPLN поддерживает высокоэффективные широкополосные процессы HHG для дальнейшего значительного расширения спектральной полосы до UV-Vis-NIR. Очевидно, что эта каскадная архитектура творчески удовлетворяет двум предварительным условиям для создания белого лазера полного спектра: условие 1 — мощный фемтосекундный лазер с однооктавной накачкой и условие 2 — нелинейный кристалл с чрезвычайно широкой полосой частотного преобразования с повышением частоты. Более того, система предполагает значительное синергическое действие эффектов 2-го и 3-го NL.

Такой механизм синергии, который они разработали, дает превосходную возможность создания превосходного расширения общего спектра суперконтинуума УФ-Вид-ИК и заполнения спектральных пробелов между различными HHG, что намного превосходит те, которые достигаются одним действием либо 2-го-NL, либо 3-го. -NL-эффекты, принятые в предыдущих работах.

В результате такой каскадный оптический модуль HCF-LN-CPPLN позволил получить доступ к ранее недоступному уровню интенсивного полноспектрального лазерного излучения не только с чрезвычайно широкой полосой пропускания (охватывающей 4 октавы), но и с высокой неравномерностью спектра. профиль (от 300 до 5000 нм с неравномерностью лучше 25 дБ) и большая энергия импульса (0,54 мДж на импульс).