Projekt skaber mere kraftfuld, alsidig ultrahurtig laserpuls

University of Rochester-forskere sætter en ny standard, når det kommer til at producere ultrahurtige laserimpulser over et bredere spektrum af bølgelængder end traditionelle laserkilder.

I værk udgivet i Fysisk gennemgangsbreve , William Renninger, en adjunkt i optik, sammen med medlemmer af hans laboratorium, beskriv en ny enhed, kaldet "strakt-puls soliton Kerr resonator, ", der forbedrer ydeevnen af ​​ultrahurtige laserimpulser. Arbejdet har vigtige konsekvenser for en række tekniske og biomedicinske applikationer, inklusive spektroskopi, frekvenssyntese, afstand, pulsgenerering, og andre.

Enheden skaber en ultrahurtig laserpuls - i størrelsesordenen femtosekunder, eller en kvadrilliontedel af et sekund – det er frigjort fra de fysiske grænser, der er endemiske for kilder til laserlys – hvad laserforskere kalder laserforstærkning – og grænserne for kildernes bølgelængder.

"Kort fortalt, dette er den korteste puls nogensinde fra en forstærkningsfri fiberkilde, " siger Renninger.

Renninger og hans team af kandidatforskere og postdoktorale medarbejdere forbedrede Kerr-resonatorerne, et spændende nyt alternativ til generering af femtosekund laserimpulser, der har været genstand for betydelig forskning.

Laboratoriet overvandt en udfordring med pulsvarigheden i andre versioner af Kerr-resonatorer ved at opdage en ny soliton - en kort burst eller lokaliseret indhyllingskurve af en bølge - der bevarer sin form, mens den forplanter sig med en konstant hastighed. Solitonerne genereret i Renningers enhed adskiller sig fra solitonerne i andre Kerr-resonatorer, specifikt i formen og adfærden af ​​de strækimpulser, de skaber.

"Det er stabilt i den forstand, at det bliver ved med at gentage det samme igen og igen, bliver længere, så kortere, længere end kortere, " siger Renninger.

Pulserne "har en bred spektral båndbredde og en komprimeret pulsvarighed på 210 femtosekunder, som er den korteste pulsvarighed observeret til dato fra fiber Kerr-resonatorer, " fastslår forskerne i avisen.

Hovedforfatter Xue Dong er en kandidatforsker i Renninger-laboratoriet. Udover Renninger, andre medforfattere er Qian Yang og Christopher Spiess, også kandidatforskere i laboratoriet, og Victor Bucklew, en tidligere postdoc i laboratoriet.

Undersøgelsen er delvist finansieret af Universitetets Teknologiudviklingsfond, en universitetsforskningspris, og af National Institutes of Health. Et patent er under behandling. Interesserede kan kontakte Curtis Broadbent, licensansvarlig hos URVentures, om licensering af teknologien.

Gør ultrahurtige lasere mere tilgængelige

Renninger, en ekspert i at skabe kilder til femtosekundlasere, modtog sin BS og Ph.D. grader i anvendt fysik fra Cornell University. Før han kom til Institut for Optik, han var postdoc og associeret forsker ved Institut for Anvendt Fysik ved Yale University.

Han modtog for nylig en National Science Foundation CAREER-pris, som omfatter finansiering til at skabe open source-adgang til information til at designe og skabe avancerede laserkilder, der genererer femtosekundpulser.

"Der er nu kommercielle produkter, men de er meget dyre. De er uoverkommelige for mange forskningsgrupper med begrænsede budgetter til udstyr, " siger Renninger.

Meget af omkostningerne er til ekspertise, ikke komponenter, så hans gruppe vil bruge en del af CAREER-midlerne til at yde rådgivning til forskergrupper på mindre universiteter i, hvordan man designer og bygger femtosekundlasere til grundforskning.

"Det ultimative mål er at have en designguide offentliggjort på vores hjemmeside for alle, " siger Renninger.