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更强的超快激光脉冲通用装置应用于工程和生物医学

发布:WD114EVA    |    2020-07-30 21:03    阅读:644
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更强的超快激光脉冲通用装置应用于工程和生物医学

光学研究所在新开发的技术上创造了最短激光脉冲的记录,这项工作在工程和生物医学领域具有重要的应用。 来自University of Rochester的研究人员在超快激光脉冲领域取得了重大突破。这个重大研究成果发表在《Physical Review Letters》杂志上。光学助理教授William Renninger和他的实验室成员介绍了这种称为"加宽脉冲孤子克尔共振器"的新装置,它提高了超快激光脉冲的性能。这项工作对一系列工程和生物医学应用有着重要的影响,包括光谱学、频率合成、距离探测、脉冲生成等。

这个器件可以产生一个超快的激光脉冲,大约在飞秒级别(千万分之一秒),这个脉冲已经超越了激光增益的物理极限,以及源波长的极限。Renninger 说,"简单来讲,这是从无增益光纤源发出的的最短的脉冲。"

Renninger 和他的研究生以及博士后团队改进了克尔共振器,这是产生飞秒激光脉冲的一个振奋人心的新替代方案,飞秒激光脉冲研究一直是一个热门的话题。实验室发现了一种新的孤子,它是一个短脉冲或局部的光波包络,在以恒定速度传播的同时保持其形状。这个发现克服了在其他版本的克尔共振器中脉冲难以持续的问题。

Renninger 器件中生成的孤子不同于其他克尔共振器产生的孤子,特别是在它们产生的加宽脉冲的形状和行为上有所不同。Renninger 说:"从某种意义上说是稳定的,它不停的重复着同样的操作,首先变的越来越长,然后变短,再变长然后变短。研究人员在论文中指出,这些脉冲“具有宽的光谱带宽和210飞秒的压缩脉冲时间,这是迄今为止从光纤克尔谐振器观测到的最短脉冲时间。”

文章的第一作者Xue Dong是Renninger实验室的研究生研究员。除Renninger外,其他合作的作者有Qian Yang和Christopher Spiess,他们也是实验室的研究生研究员,以及实验室前博士后研究员Victor Bucklew。这项研究的部分资金来自大学技术发展基金,大学研究奖和国家卫生研究院。

使超快激光更容易获取

Renninger 是构建飞秒激光源的专家,他获得了康奈尔大学应用物理学的学士学位和博士学位。在加入光学研究所之前,他是耶鲁大学应用物理系的博士后助理和副研究员。他最近获得了国家科学基金会 CAREER 奖,其中包括赞助创建一个公共信息平台来设计和制造先进的飞秒激光脉冲源。

Renninger 说,“现在有一些商用的脉冲激光装置,但是非常昂贵。对于很多研究团队来说因为购买设备预算有限而难以获取这些产品。”大部分的费用是消耗在专业知识上,而不是激光脉冲零件。所以他的团队将使用部分CAREE的基金给小规模的大学研究机构,给他们提供关于在基础研究中如何设计和建立飞秒激光的咨询服务。Renninger 说,“我们最终目标是在我们自己的网站上给所有人提供一个设计指南。”

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