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    只有千萬億分之一秒的間隔:超短的閃光精確而迅速地結合在一起
    材料來源:江蘇激光產業技術創新戰略聯盟            錄入時間:2021/11/11 21:53:17

    據悉,Bayreuth大學和Constance大學的研究人員研究了更快更短的光,為飛秒脈沖的技術應用開辟了新的前景。

    超短孤子疊加并產生光譜干涉圖案:實時光譜解析其快速動力學并跟蹤飛秒光纖激光器中孤子分子的切換。圖像顯示了在切換過程中連續記錄的實驗光譜。

    Bayreuth大學和Constance大學的研究人員在雜志上發表文章,揭示了超短閃光穩定耦合的原因,并找到了一種非常精確和快速地控制其間距的方法。研究中,他們發現,持續時間不到萬億分之一秒的超短閃光在技術上的重要性正在迅速增長。在激光源中,可以創建成對或成組的閃光,而不是單個閃光。與分子中的化學鍵合原子類似,它們彼此耦合,短時間間隔具有顯著的穩定性。

    在超短脈沖激光器中,光脈沖可以形成成對。通過對泵浦光(綠色)進行某些更改,可以精確調整脈沖間隔(紅色)。來源:UBT

    短于萬億分之一秒的閃光也稱為飛秒脈沖。如今,它們被用于研究能源材料、部件的3D制造或醫學上的精密手術刀。在激光中,這些閃光產生為孤子,即穩定的光波包。目前已發表的關于它們耦合的研究結果是在激光諧振器上獲得的。它包含一個玻璃纖維環,允許孤子無休止地循環。

    在這樣的系統中,人們經常觀察到耦合的飛秒閃光,即所謂的孤子分子。通過使用高分辨率實時光譜儀,研究團隊成功地在數十萬個軌道上實時跟蹤了兩次耦合閃光的動力學;谶@些數據,科學家們能夠證明,是激光諧振器中的光學反射在時間和空間上耦合了單個孤子。結合距離可以根據諧振器內的渡越時間差進行預測,最終可以通過移動光學元件進行精確調整。

    (a) 實驗方案:通過半導體泵浦激光二極管(LD)的電子調制,直接控制基于摻鉺光纖(EDF)的鎖模振蕩器。利用色散光纖(GVD)和實時光電探測,通過色散傅里葉變換光譜實時捕獲多固體狀態之間的切換。(b) 在調制過程中,作為連續激光往返的函數,記錄往返分辨實時光譜干涉圖,并通過光譜干涉條紋編碼,顯示穩定的束縛態。

    此外,這項新的研究表明,兩次閃光之間的鍵是如何快速松開并產生新的鍵的。例如,現在可以在成對出現且具有不同時間間隔的閃光之間來回切換。Luca Nimmesgern B.Sc.說:“根據我們的研究結果,現在只需按一下按鈕就可以切換孤子分子。這為飛秒脈沖的技術應用開辟了新的前景,特別是在光譜學和材料加工方面。”該研究的第一作者是拜羅伊特大學物理碩士研究生。

    (a) 通過40µs的下降,快速泵浦調制時振蕩器功率的時間演變,證明了瞬態下降和上升時間。(b) 對應的波形用于較長的泵調制。(c) 在給定振幅和持續時間下,通過泵功率下降擾動振蕩器運行的穩定性圖。有效的擾動是在還原振幅和相應持續時間(黑線)的恒定乘積下實現的。

    在激光諧振器上獲得的結果可以傳輸到各種超短脈沖激光源。因此,可以在其他激光系統中產生耦合光閃爍,并在不費多大力氣的情況下切換它們的距離。“自從20多年前首次報道光纖激光器中的脈沖對以來,人們對激光器中孤子分子的穩定性提出了不同的解釋。通常的模型與許多觀測結果相矛盾,但至今仍在使用。我們的新研究現在提供了一種與測量數據相符的精確解釋。第一次,在某種程度上,它提供了一個謎題,使許多早期的數據可以理解,F在,復雜的激光物理學可以被專門用來產生孤子序列在高速,”Georg Herink說。飛鳥二世教授在拜羅伊特大學的超快動力學和研究工作的協調員。來自康士坦茨大學的Alfred Leitenstorfer博士的研究小組多年來一直在開發光纖激光器作為光譜學的工具,他補充說:“基于我們的新發現,我們可以期待實現多功能的技術應用。”

    (a) 從狀態I(長分離)切換到狀態II(短分離)期間的實時光譜。內腔能量的瞬時降低(插圖)溶解了第二個孤子,這在條紋可見度的損失中很明顯。當能量迅速恢復時,第二個孤子被重新初始化,并以較短的間隔結合。通過干涉圖的傅里葉變換獲得的相應場自相關同步顯示在(b)中。(c) 從狀態II到較長分離狀態I的反向切換過程。(d)此事件顯示從狀態I切換回初始狀態,顯示束縛態重新初始化的替代事件。此外,瞬時扭結表明約10 ps時結合分離不穩定(插圖中的擴展視圖)。

    在拜羅伊特大學,DFG研究項目最近被拉開,目的是了解激光源中超短孤子之間的相互作用,并使它們可以用于未來的激光應用。

    (文章轉載自網絡,如有侵權,請聯系刪除)


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