Nye kvidrede pulser trodser konventionel visdom

Nobelprisen i fysik 2018 blev delt af forskere, der var banebrydende inden for en teknik til at skabe ultrakort, endnu ekstremt højenergiske laserpulser ved University of Rochester.

Nu har forskere ved University's Institute of Optics produceret de samme kraftfulde pulser-kendt som kvidrede pulser-på en måde, der fungerer selv med relativt lav kvalitet, billigt udstyr. Det nye værk kan bane vejen for:

• Bedre telekommunikationssystemer med høj kapacitet
• Forbedrede astrofysiske kalibreringer, der bruges til at finde eksoplaneter
• Endnu mere præcise atomure
• Præcise anordninger til måling af kemiske kontaminanter i atmosfæren

I et papir i Optica , forskerne beskriver den første demonstration af stærkt kvidrede pulser skabt af et ved hjælp af et spektralfilter i en Kerr -resonator - en type enkelt optisk hulrum, der fungerer uden forstærkning. Disse hulrum har vakt stor interesse blandt forskere, fordi de kan understøtte "et væld af kompliceret adfærd, herunder nyttige bredbåndsudbrud af lys, "siger medforfatter William Renninger, adjunkt i optik.

Ved at tilføje det spektrale filter, forskerne kan manipulere en laserpuls i resonatoren for at udvide sin bølgefront ved at adskille strålens farver.

Den nye metode er fordelagtig, fordi "når du udvider pulsen, du reducerer pulstoppen, og det betyder, at du derefter kan lægge mere samlet energi i den, før den når en høj spidseffekt, der forårsager problemer, "Siger Renninger.

Det nye arbejde er relateret til den tilgang, der blev brugt af nobelpristagere Donna Strickland '89 (Ph.D.) og Gerard Mourou, som hjalp med at indlede en revolution i brugen af ​​laserteknologi, da de var banebrydende for kvidret pulsforstærkning, mens de forskede på universitetets laboratorium for laserenergi.

Værket drager fordel af måden, lyset spredes på, når det passerer gennem optiske hulrum. De fleste tidligere hulrum kræver sjælden "anomal" dispersion, hvilket betyder, at det blå lys bevæger sig hurtigere end rødt lys.

Imidlertid, de kvidrede pulser lever i 'normale' spredningshulrum, hvor rødt lys bevæger sig hurtigere. Spredningen kaldes "normal", fordi det er det meget mere almindelige tilfælde, hvilket i høj grad vil øge antallet af hulrum, der kan generere pulser.

Tidligere hulrum er også designet til at have mindre end en procent tab, der henviser til, at de kvidrede pulser kan overleve i hulrummet på trods af meget stort energitab. "Vi viser kvidrede pulser, der forbliver stabile, selv med mere end 90 procent energitab, hvilket virkelig udfordrer den konventionelle visdom, "Siger Renninger.

"Med et simpelt spektralfilter, vi bruger nu tab til at generere pulser i lossy og normale dispersionssystemer. Så, ud over forbedret energiydelse, det åbner virkelig op for, hvilke slags systemer der kan bruges. "

Andre samarbejdspartnere omfatter hovedforfatter Christopher Spiess, Qiang Yang, og Xue Dong, alle nuværende og tidligere kandidatforskningsassistenter i Renningers laboratorium, og Victor Bucklew, en tidligere postdoktor i laboratoriet.

"Vi er meget stolte af dette papir, "Renninger siger." Det har været længe siden. "