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新方法|激光助力产生可见光

星之球科技来源:江苏激光产业创新联盟2021-11-03我要评论(0)

可见光在自然界中的重要性毋庸置疑。在人眼看来,它是太阳发出的到达地球表面的最强烈的光,是生命基础生物过程的基本元素。然而,很难产生像激光那样短时间内强度达到...


可见光在自然界中的重要性毋庸置疑。在人眼看来,它是太阳发出的到达地球表面的最强烈的光,是生命基础生物过程的基本元素。然而, 很难产生像激光那样短时间内强度达到飞秒量级(十亿分之一秒)的相干可见光




魁北克大学国立科学研究院




由魁北克大学国立科学研究院(Institut natio nal de la recherche scientifique,INRS)的 Luca Razzari教授领导的一个研究小组,在不使用复杂系统的情况下成功地实现了这一目标。他们的研究结果最近发表在著名的《Nature Photonics》杂志上。





LUCA RAZZARI,来源:CHRISTIAN FLEURY





实验原理





为了产生这种时间尺度的可见光,研究小组使用了可用于 大多数实验室的工业级激光系统。他们发现,通过在充满氩气的空心纤维中传播红外激光脉冲,非线性效应产生了高强度的短可见光脉冲。拉扎里教授解释说:“我们观察到不同‘模式’的混合,即光束在光纤中传播时的空间形状,从而产生这种效果。这种现象只有在强光下才会发生。”他与Roberto Morandotti教授和Franois Légaréat教授合作进行实验,并与来自法国国家科学研究中心(CNRS)、路易斯安那州立大学和Heriot Watt大学的国际研究人员团队合作,对观察到的现象提供理论建模。





(a)氩填充的氢氟碳化合物中的可见脉冲产生机制。插图中显示了模式EH1,n (n = 1,2,3,4)的空间强度分布。(b)通过光纤的总功率传输输入与脉冲能量和气体压力的函数关系。(c)800纳米以上红外区(左轴)和800纳米以下可见光区(右轴)的透射能量。(d)(e):2.9巴分贝标度下的实验输出光谱,输入脉冲能量从0.19 mJ(蓝色)到0.94 mJ(红色)以大约50 J的步长变化。e中的水平虚线表示可见光开始产生。





这是一种创新的方法,第一次不依赖复杂和昂贵的光学结构,产生了超短的可见光脉冲。因此,它可以被广泛用于探索物理学、化学和生物学中的各种现象,如光合作用甚至人类视觉。“通过我们的脉冲,我们可以研究这种过程的动力学,以及它们是如何在极短的时间内进化的。”论文第一作者、博士后研究员Riccardo Piccoli说。





来源: Intense few-cycle visible pulses directly generated via no nlinear fibre mode mixing,Nature Photonics,10.1038/s41566-021-00888-7



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