Forskerhold bruger vand som et ikke-lineært medium til ultrabredbånds hvid laser

Forskere gør betydelige fremskridt i udviklingen af ​​ultrabredbånds hvide laserkilder, der dækker et bredt spektrum fra ultraviolet til langt infrarødt. Disse lasere finder anvendelse inden for forskellige områder såsom billeddannelse i stor skala, femtokemi, telekommunikation, laserspektroskopi, sansning og ultrahurtige videnskaber.

Men forfølgelsen står over for udfordringer, især i udvælgelsen af ​​passende ikke-lineære medier. Traditionelle solide materialer er, selvom de er effektive, tilbøjelige til optisk skade under høje spidseffektforhold. Gasmedier, selvom de er modstandsdygtige over for skader, lider ofte af lav effektivitet og tekniske komplikationer.

I et ukonventionelt træk vendte forskere fra South China University of Technology for nylig til vand som et ikke-lineært medium. Vand, der er rigeligt og billigt, viser sig immunt over for optisk skade, selv under påvirkning af højeffektlasere. Som rapporteret i Advanced Photonics Nexus , involverer vand-induceret spektral udvidelse forbedret selvfasemodulation og stimuleret Raman-spredning, hvilket resulterer i en superkontinuum hvid laser med en 435 nm 10 dB båndbredde, der dækker et imponerende 478-913 nm område.

For at tage innovationen videre, kombinerede forskere vand med en kvidrende periodisk polet lithiumniobat (CPPLN) krystal, kendt for sin robuste andenordens ikke-lineære kraft. Dette partnerskab udvidede ikke kun supercontinuum hvid lasers frekvensområde, men udfladede også dens outputspektrum.

Ifølge den tilsvarende seniorforfatter Prof. Zhi-Yuan Li, "Kaskadevand-CPPLN-modulet giver en langvarig, høj stabilitet og lavpris teknisk rute til at realisere en 'tre-høj' hvid laser med intens pulsenergi , høj spektral fladhed og ultrabred båndbredde."

Resultatet fra dette vand-CPPLN-samarbejde er lovende. Med en pulsenergi på 0,6 mJ og en båndbredde på 10 dB, der spænder over mere end en oktav (413-907 nm), har denne ultrabredbånds-superkontinuumkilde potentiale inden for ultrahurtig spektroskopi og hyperspektral billeddannelse.

Li siger:"Det tilbyder høj opløsning på tværs af fysiske, kemiske og biologiske processer over ekstreme spektrale båndbredder med et højt signal-til-støj-forhold. Det åbner en effektiv vej til at skabe en langlivet, høj stabilitet og billig hvid laser med intens pulsenergi, høj spektral fladhed og ultrabred båndbredde, hvilket baner vejen for nye muligheder inden for videnskabelig forskning og anvendelser."

Flere oplysninger: Lihong Hong et al., Intens hvid laser med høj spektral fladhed via optisk-skadefri vand-lithiumniobat-modul, Advanced Photonics Nexus (2024). DOI:10.1117/1.APN.3.1.016008

Leveret af SPIE