Shkencëtarët demonstrojnë lazer intensiv ultravjollcë-të dukshme-infra të kuqe me spektër të plotë

Një lazer i bardhë me superkontinuum ultrabroadband me shkëlqim të lartë ka tërhequr gjithnjë e më shumë vëmendje në fizikë, kimi, biologji, shkencën e materialeve dhe disiplina të tjera të shkencës dhe teknologjisë. Gjatë dekadave të fundit, shumë qasje të ndryshme janë zhvilluar për gjenerimin e lazerit të bardhë superkontinuum.

Shumica e tyre përdorin efekte të ndryshme jolineare të rendit të tretë (3rd-NL) si modulimi vetëfazor (SPM) që ndodh brenda fibrave kristalore fotonike të mikrostrukturuara ose pllakave homogjene, ose fibrave të zbrazëta të mbushura me gaz fisnik. Megjithatë, cilësia e këtyre burimeve superkontinuale i është nënshtruar disa kufizimeve, të tilla si energjia e vogël e pulsit në nivelin nanojoule dhe kërkesa e inxhinierisë së komplikuar të dispersionit.

Një mjet tjetër më i fuqishëm për të zgjeruar gamën spektrale të lazerit janë efektet e ndryshme jolineare të rendit të dytë (2nd-NL) nëpërmjet rrugës premtuese të skemës së përputhjes thuajsefazore (QPM). Megjithatë, këto skema thjesht 2nd-NL janë ende të dobëta në performancën e shkallëzimit spektral dhe të fuqisë për shkak të gjerësisë së brezit të ngushtë të pompës, gjerësisë së brezit të kufizuar të punës QPM dhe efikasitetit të degraduar të konvertimit të energjisë në harmonikë të rendit më të lartë.

Sinqerisht, është bërë një sfidë e madhe për të zgjidhur këto kufizime të këqija që ekzistojnë në regjimet 2nd-NL dhe 3rd-NL dhe për të shfrytëzuar më të mirën nga të dyja botët për prodhimin e një lazeri superkontinuum me spektër të plotë me mbulim spektral nga rrezet UV deri në intervalin e mesëm IR. .

Në një punim të ri të botuar në Light: Science & Applications , një ekip shkencëtarësh, të udhëhequr nga profesor Zhi-Yuan Li nga Shkolla e Fizikës dhe Optoelektronikës, Universiteti i Teknologjisë së Kinës Jugore, Kinë dhe bashkëpunëtorët kanë demonstruar një katër oktavë intensive. që përfshin burim lazer me spektër të plotë ultravjollcë-infra të kuqe të dukshme (UV-Vis-IR) (300 nm deri në 5000 nm në -25 dB nga kulmi) me energji prej 0,54 mJ për puls që vjen nga një arkitekturë kaskadë e zgavrës së mbushur me gaz -fibër bërthamore (HCF), një pllakë kristali i zhveshur niobat litium (LN) dhe një kristal niobati i litiumit (CPPLN) me cicërima periodikisht të projektuar posaçërisht, i cili pompohet nga një puls pompë IR 3,9 mm, 3,3 mJ.

Nën pompën e një lazeri me puls femtosekondë me frekuencë 3,3 mJ 3,9 μm, sistemi HCF-LN mund të gjenerojë një impuls lazer të mesëm me gjerësi bande me një oktavë intensive për të shërbyer si hyrje dytësore e pompës FW në CPPLN, ndërsa CPPLN mbështet proceset HHG me brez të gjerë me efikasitet të lartë për të zgjeruar më tej gjerësinë e brezit spektral në UV-Vis-NIR. Natyrisht, kjo arkitekturë kaskadë plotëson në mënyrë krijuese dy parakushtet për gjenerimin e lazerit të bardhë me spektër të plotë: Gjendja 1, një lazer femtosekondi me pompë intensive me një oktavë dhe Kushti 2, një kristal jolinear me gjerësi bande jashtëzakonisht të madhe të konvertimit të frekuencës. Për më tepër, sistemi përfshin një veprim të konsiderueshëm sinergjik të efekteve 2nd-NL dhe 3rd-NL.

Një mekanizëm i tillë sinergjie që ata zhvilluan sjell një fuqi superiore për të ndërtuar një zgjerim superior të spektrit të përgjithshëm të superkontinuumit UV-Vis-IR dhe plotësimin e boshllëqeve spektrale midis HHG-ve të ndryshme që tejkalojnë shumë ato të arritura nga një veprim i vetëm i 2nd-NL ose i tretë. -Efektet NL që janë adoptuar në punimet e mëparshme.

Si rezultat, një modul i tillë optik i kaskaduar HCF-LN-CPPLN ka mundësuar aksesin në një nivel më parë të paarritshëm të një dalje intensive lazeri me spektër të plotë, jo vetëm me një gjerësi bande jashtëzakonisht të madhe (që përfshin 4 oktava), por edhe me spektër të nivelit të lartë. profil (nga 300 në 5000 nm me një nivel më të mirë se 25 dB) dhe energji të madhe pulsi (0,54 mJ për impuls).

“Ne besojmë se skema jonë për të krijuar një burim lazeri femtosekondë me spektër të plotë UV-Vis-IR me katër oktavë intensive duke shfrytëzuar veprimin sinergjik të efekteve 2nd-NL HHG dhe 3rd-NL SPM përfaqëson një hap të madh për ndërtimin e burim lazeri i bardhë superkontinuumi me gjerësi bande më të madhe, energji më të madhe fuqie, shkëlqim më të lartë spektral dhe profil spektral më të sheshtë. Një lazer i tillë femtosekondi me spektër të plotë do të ofronte një mjet revolucionar për spektroskopinë optike dhe do të gjente aplikime të mundshme në fizikë, kimi, biologji, shkencën e materialeve , teknologjia e informacionit, përpunimi industrial dhe monitorimi i mjedisit”, thonë shkencëtarët.