Recent, o echipă de cercetare de la Laboratorul cheie de stat de fizică a laserului câmpului intens, Institutul de Optică și Mașini de Precizie din Shanghai (SIPM), Academia Chineză de Științe (CAS), a propus o metodă de îmbunătățire semnificativă a stabilității de îndreptare a femtosecundei de înaltă frecvență. sursă de lumină albă cu filament și supercontinuu (SC) și a suprimat în mod eficient intensitatea și fluctuația de îndreptare a fasciculului în generarea laserului cu lumină albă supercontinuu indusă de filament de aer, pentru a aborda blocajul filamentării cu gaz laser femtosecunde de înaltă frecvență. Rezultatele sunt publicate în lucrarea intitulată „Generație stabilă, intensă de lumină supercontinuă la 1kHz prin filamentare laser femtosecundă asistată de câmp electric în aer”. „Rezultatele au fost publicate în Light: Science & Applications.
Laserele supercontinuum care acoperă banda de lungime de undă vizibilă sunt numite „lasere cu lumină albă” din cauza lățimii spectrale ultra-large și a bunei coerențe. Este utilizat pe scară largă în imagistica biomedicală, spectroscopie moleculară a amprentelor digitale, tomografia cu coerență optică, generarea de impulsuri ultrarapide reglabile, compresia pulsului femtosecunde și alte aplicații. Laserele cu lumină albă sunt de obicei generate din materiale solide sau fibre de cristal fotonic, fibre goale, etc. Filamentarea cu gaz laser cu impulsuri scurte oferă baza pentru generarea fasciculului laser. Filamentarea cu gaz laser cu impulsuri scurte oferă o cale fără deteriorare a materialelor către generarea laserului cu lumină albă, dar fluctuația de îndreptare cauzată de acumularea de impulsuri limitează aplicațiile la re-frecvențe înalte. Limitat de pragul de deteriorare al materialelor solide sau afectat de problema de auto jitter în gaz, este dificil să se obțină o transmisie stabilă a surselor laser de lumină albă de înaltă energie, de înaltă frecvență și este, de asemenea, o problemă internațională urgentă în domeniul generării surselor de lumină supercontinuă și aplicațiile acesteia.
Fig. 1 (a) (b) Schema schematică a montajului experimental. (c) (d) Imagini în culori adevărate ale câmpului electric de înaltă tensiune DC descărcat și încărcat în filamentul ușor și coroana indusă de filamentul ușor. (e) (f) Puncte de lumină înainte corespunzătoare.
În acest studiu, cercetătorii au folosit un laser de femtosecundă de înaltă frecvență pentru a genera o sursă de lumină albă supercontinuu de mare energie prin formarea unui filament în aer și au încărcat filamentul în mod inovator cu un câmp electric extern de înaltă tensiune, ceea ce a rezolvat problema jitter indus termic al filamentului la rădăcină, bazat pe principiul inhibării compoziției plasmei prin intermediul câmpului electric extern și prelungirii duratei de viață a acestuia pentru a reduce depunerea de căldură datorată combinării plasmei în momentul următorului impuls laser, reducând astfel cu succes difuzia termică cauzată de difuzia termică a filamentului, reducând astfel cu succes difuzia termică cauzată de difuzia termică a filamentului. În acest fel, intensitatea perturbării fluxului de aer cauzată de difuzia termică este redusă cu succes. În plus, descărcarea corona indusă de filament de lumină generată de vântul ionic stabil poate, de asemenea, să depășească în mod eficient fluxul de aer auto-turbulent al filamentului ușor, rezultatele experimentale arată că sub acțiunea câmpului electric extern al luminii de înaltă frecvență (1 kHz) stabilitatea de orientare spațială a filamentului și a luminii albe super-continuu înainte poate fi îmbunătățită de cel puțin două ori și, în același timp, stabilitatea intensității spectrale a luminii albe laser a fost îmbunătățită semnificativ, cercetătorii folosesc 1 kHz / 6,54 mJ femtosecundă Impuls laser în 1 kHz/6,54 mJ impulsuri laser femtosecunde în aer, cercetătorii au obținut cu succes o sursă de lumină albă cu spectru supercontinuu stabilizat de 3,55 mJ. Această lucrare rezolvă în mod eficient problema internațională a îndreptării și a fluctuației de intensitate a filamentării cu gaz laser femtosecunde de înaltă frecvență, care nu numai că deschide calea pentru generarea unei surse de lumină albă super-continuă de înaltă frecvență, stabilă și de mare energie în aer, ci și extinde. noi oportunități pentru alte aplicații, cum ar fi sursa secundară de radiație, imagistica și microprocesarea materialelor bazată pe filamentare de înaltă frecvență.
SIPM a făcut progrese semnificative în generarea unui laser cu lumină albă stabilă și de înaltă energie în aer.
Fig. 2 (a) Abaterea standard a laserului cu lumină albă din spectrul de supercontinuu înainte și unghiul de îndreptare a filamentului (SDEV) la 1 kHz în funcție de tensiunea înaltă aplicată. (b) Unghiul de împrăștiere SDEV al luminii SC înainte (b) și al filamentului (c) la rate diferite de repetiție a laserului. (d) Variația câmpului electric efectiv aplicat filamentului în funcție de tensiunea înaltă încărcată.
Fig. 3 (a) Comparația spectrelor de lumină albă din spectrul de supercontinuu direct cu (FIL + 55 kV) și fără (FIL) tensiune DC externă înaltă, cu spectrul laser inițial al nefilamentului (noFIL) ca referință. (b) Raportul semnal-zgomot (1 kHz) al intensității spectrului de supercontinuu la diferite tensiuni înalte aplicate. (c) Energie laser cu lumină albă cu spectru supercontinuu în funcție de energia laserului pompei (distanța focală a lentilei de focalizare este de 1 m).
