颠覆传统智慧的高功率‘啁啾’激光脉冲

2021-06-23 08:32

近日，罗切斯特大学光学研究所研发出了一种被称为‘啁啾’（chirp）的高功率激光脉冲，其即使在质量相对较低、价格低廉的设备中也能正常工作。这个了不起的研究团队曾斩获2018年诺贝尔物理学奖，这是因为他们当时创造出了一种极短但能量极高的激光脉冲技术。

据悉，‘啁啾’激光脉冲有望在以下4个方面发挥作用：

1）提升高容量电信系统

2）改进用于寻找系外行星的天体物理学校准方法

3）制造更加精确的原子钟

4）研发精确测量大气化学污染物的设备

‘啁啾’激光脉冲如何产生？

从相关论文中知悉，研究人员在克尔谐振器中使用光谱过滤器创造高功率‘啁啾’激光脉冲，该激光脉冲是一种无需放大的简单光腔，它可以支持大量复杂的行为，包括大有用处的宽带光猝发。研究人员利用光谱过滤器来操纵谐振器中的激光脉冲，随后通过分离光束的颜色来扩大波阵面。这种方法实在令人赞叹，因为激光脉冲被拓宽时，其峰值随之减少，这意味着我们可以在脉冲达到最佳的高峰值功率之前将更多的能量投入其中。

‘啁啾’激光脉冲的灵感源泉

实际上，罗彻斯特的这项新研究是从2018年诺贝尔物理学奖得主Donna Strickland和Gerard Mourou以往的研究方法中获得灵感的，这两位教授在罗切斯特大学的激光能量学实验室进行研究时开创了‘啁啾’激光脉冲放大法（CPA），从而迎来了新的激光技术应用革命。

据了解，Donna和Gerard的研究是基于光在通过光学腔体时的分散方式而进行的。以往大多数的腔体需要依靠罕见的＂异常＂分散存在，这意味着蓝光比红光走得快。然而，‘啁啾’激光脉冲存在于＂正常＂色散腔中，这时红光传播得更快，将大大增加能够产生脉冲的腔体数量。

‘啁啾’激光脉冲的颠覆性意义

另外，‘啁啾’激光脉冲还具有颠覆传统智慧的意义，因为它即使损失了超过90％的能量也能保持在十分稳定的状态。

＂除了改善能源性能之外，‘啁啾’还开辟了新的适用系统种类。＂罗切斯特的光学助理教授威廉补充道。

相信这项了不起的激光技术将为医学、科学和商业等领域的新应用打开大门。