A közelmúltban a Kínai Tudományos Akadémia (CAS) Sanghaji Optikai és Precíziós Gépészeti Intézetének (SIPM) Intenzív Terű Lézerfizikai Állami Kulcslaboratóriumának kutatócsoportja egy módszert javasolt a nagyfrekvenciás femtoszekundum mutatási stabilitásának jelentős javítására. izzószál és szuperkontinuum (SC) fehér fényforrás, és hatékonyan elnyomta az intenzitást és a sugárirányító jittert a levegőszál-indukált szuperkontinuum fehér fény lézergenerációban, hogy megoldja a nagyfrekvenciás femtoszekundumos lézergáz filamentáció szűk keresztmetszetét. Az eredményeket a „Stabil, intenzív szuperkontinuum fénygenerálás 1 kHz-en elektromos térrel segített femtoszekundumos lézerfilamentációval levegőben” című tanulmányban közölték. "Az eredményeket a Light: Science & Applications folyóiratban tették közzé.
A látható hullámhossz-sávot lefedő szuperkontinuum lézereket "fehér fénylézereknek" nevezik ultraszéles spektrumszélességük és jó koherenciájuk miatt. Széles körben használják az orvosbiológiai képalkotásban, a molekuláris ujjlenyomat-spektroszkópiában, az optikai koherencia-tomográfiában, a hangolható ultragyors impulzusgenerálásban, a femtoszekundumos impulzustömörítésben és más alkalmazásokban. A fehér fényű lézereket általában szilárd anyagokból vagy fotonikus kristályszálakból, üreges szálakból stb. állítják elő. A lézersugár előállításának alapját a rövid impulzusú lézergáz filamentáció adja. A rövid impulzusú lézergáz-szálas szálak anyagkárosodásmentes utat biztosítanak a fehér fényű lézergeneráláshoz, de az impulzusok felhalmozódása által okozott mutató jitter korlátozza az alkalmazásokat nagy újrafrekvenciákon. A szilárd anyagok károsodási küszöbe miatt, vagy a gáz önremegésének problémája miatt nehéz a nagy energiájú, nagyfrekvenciás fehér fényű lézerforrások stabil átvitelét elérni, és ez sürgető nemzetközi probléma is a a szuperkontinuum fényforrások generálásának területe és alkalmazásai.
1. ábra (a) (b) A kísérleti elrendezés sematikus diagramja. (c) (d) Valódi színű képek terheletlen és terhelt egyenáramú nagyfeszültségű elektromos mezőről a fényszálban és a fényszál-indukált korona. (e) (f) Megfelelő elülső fényfoltok.
Ebben a tanulmányban a kutatók nagyfrekvenciás femtoszekundumos lézer segítségével nagy energiájú szuperkontinuum fehér fényforrást állítottak elő úgy, hogy izzószálat alkottak a levegőben, és innovatív módon külső nagyfeszültségű egyenáramú elektromos térrel terhelték meg az izzószálat, ami megoldotta a az izzószál termikusan indukált jittere a gyökérnél, amely azon az elven alapul, hogy a külső elektromos tér segítségével gátolja a plazma összekeveredését, és meghosszabbítja az élettartamát, hogy csökkentse a plazmakompaundáció következtében fellépő hőlerakódást a következő lézerimpulzus idején, így sikeresen csökkentve az izzószál hődiffúziója által okozott hődiffúziót, és ezzel sikeresen csökkenti az izzószál hődiffúziója által okozott hődiffúziót. Ily módon a hődiffúzió okozta légáramlási zavarok intenzitása sikeresen csökkenthető. Ezenkívül a stabil ionszél által generált fényszál-indukált koronakisülés hatékonyan leküzdheti a fényszál önturbulens légáramlását is, a kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a nagyfrekvenciás (1 kHz) fény külső elektromos mezőjének hatására izzószál és előremenő szuperkontinuum fehér fény térbeli mutatási stabilitása legalább kétszer javítható, ugyanakkor a fehér lézerfény spektrális intenzitásának stabilitása jelentősen javult, a kutatók 1 kHz / 6,54 mJ femtoszekundumot alkalmaznak lézerimpulzus a levegőben 1 kHz/6,54 mJ femtoszekundumos lézerimpulzusokkal a kutatók sikeresen megszerezték a 3,55 mJ-os stabilizált szuperkontinuum spektrumú fehér fényforrást. Ez a munka hatékonyan oldja meg a nagyfrekvenciás femtoszekundumos lézeres gázfilamentáció mutogatásának és intenzitási jitterének nemzetközi problémáját, amely nemcsak utat nyit a nagyfrekvenciás, stabil és nagyenergiájú szuperkontinuum fehér fényforrás előállításához a levegőben, hanem kiterjeszti is. új lehetőségek más alkalmazások számára, mint például a másodlagos sugárforrás, a képalkotás és a nagyfrekvenciás filamentáción alapuló anyagmikrofeldolgozás.
A SIPM jelentős előrelépést tett a stabil és nagy energiájú fehér fény lézer levegőben történő előállításában.
2. ábra (a) Az előremenő szuperkontinuum spektrumú fehér fénylézer és az izzószál mutatószögének (SDEV) szórása 1 kHz-en az alkalmazott nagyfeszültség függvényében. (b) Az előremenő SC fény (b) és az izzószál (c) szórási szöge különböző lézer-ismétlési gyakoriság mellett. (d) Az izzószálra alkalmazott effektív elektromos tér változása a terhelt nagyfeszültség függvényében.
3. ábra (a) Az előremenő szuperkontinuum spektrumú fehér fény spektrumainak összehasonlítása (FIL + 55 kV) és anélkül (FIL) külső egyenáramú nagyfeszültséggel, referenciaként a nem filamentált (noFIL) kezdeti lézerspektrumával. (b) A szuperkontinuum spektrum intenzitásának jel-zaj aránya (1 kHz) különböző alkalmazott nagyfeszültségeken. (c) Szuperkontinuum spektrumú fehér fény lézerenergia a pumpás lézer energiájának függvényében (a fókuszáló lencse gyújtótávolsága 1 m).
