突破：新型光电激光脉冲比常规激光脉冲快100倍

2018-10-06 08:30

据外媒报道，来自美国国家标准技术研究所（NIST）和科罗拉多大学的物理学家，通过使用普通电子设备，制造出了比传统超快激光脉冲快100倍的光电激光器。这一进展可以将超快激光科学的优势扩展到新的应用，例如实时生物材料成像等。

制造光电激光器的技术已经存在了五十多年。但到目前为止，研究人员还是无法通过电子方式，通过光的转换来制作超快脉冲，与此同时还能消除电子噪声或干扰。鉴于此背景，来自美国国家标准技术研究所的科学家开发了一种过滤方法，以减少热诱导的干扰，否则会破坏电子合成光的一致性。当电子信号在铝腔内来回反弹时，就会变得稳定，然后经过过滤，以最强频率出现的固定光波会阻挡或滤除其他频率的信号。

常规的超快光源是光学频率梳，通常由复杂的锁模激光器产生，能通过多种重叠的不同频率的光波形成脉冲，从而在光学频率和微波频率之间产生链路。光学信号和微波信号的互操作，推动了通信、计时以及量子传感系统的进展。相比之下，NIST研发的新型光电激光器对以光学频率运行的连续波激光器施以微波电子振动，可有效地将脉冲刻入光波中。新的光电激光器每100 ps产生一次脉冲，而不是通常的10 ns一次。

项目负责人Scott Papp表示：“化学和生物成像是这类激光器很好的用例。通过超快脉冲探测生物样品，可提供成像和化学组成信息。通过我们的新技术，可以快速实现类似成像。因此，目前耗时一分钟的高光谱成像可能会在更短时间内完成。”

为了产生光电激光器，NIST的研究人员从一个红外连续波激光器开始，通过一个腔体稳定的振荡器产生脉冲，能确保所有脉冲都相同。激光器以微波速率产生光脉冲，每个脉冲随后会通过微芯片波导结构，以在频率梳中产生更多的颜色。该激光器采用的是商用电信和微波元件构建，因此整个系统非常可靠。其可靠性和准确性使得这种光电梳非常适用于光学时钟网络、通信或传感器系统的长期测量，因为它们都需要比当前更快的数据获取速度。