Cientistas demonstram ultravioleta intenso

23 de agosto de 2023

Este artigo foi revisado de acordo com o processo editorial e as políticas da Science X. Os editores destacaram os seguintes atributos, garantindo a credibilidade do conteúdo:

verificado

publicação revisada por pares

revisar

pelo Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecânica Fina e Física de Changchun, CAS

Um laser branco supercontínuo de banda ultralarga de alto brilho tem atraído cada vez mais atenção em física, química, biologia, ciência de materiais e outras disciplinas da ciência e tecnologia. Nas últimas décadas, muitas abordagens diferentes foram desenvolvidas para a geração de laser branco supercontínuo.

A maioria deles utiliza vários efeitos não lineares de terceira ordem (3ª NL), como modulação de autofase (SPM) que ocorre dentro de fibras de cristal fotônico microestruturadas ou placas homogêneas, ou fibras de núcleo oco cheias de gás nobre. No entanto, a qualidade dessas fontes supercontínuas tem sido sujeita a algumas limitações, como pequena energia de pulso no nível de nanojoule e solicitação de complicada engenharia de dispersão.

Outro meio mais poderoso para expandir a faixa espectral do laser são vários efeitos não lineares de segunda ordem (2ª NL) através da rota promissora do esquema de correspondência de quase fase (QPM). No entanto, esses esquemas puramente 2nd-NL ainda são pobres no desempenho do escalonamento espectral e de potência devido à largura de banda estreita da bomba, largura de banda de trabalho QPM limitada e eficiência de conversão de energia degradada em harmônicos de ordem superior.

Falando francamente, tornou-se um grande desafio resolver essas limitações ruins existentes nos regimes do 2º-NL e do 3º-NL e tirar o melhor dos dois mundos para produzir um laser supercontínuo de espectro total com cobertura espectral de UV até faixa média de IR .

Em um novo artigo publicado na Light: Science & Applications, uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Zhi-Yuan Li da Escola de Física e Optoeletrônica da Universidade de Tecnologia do Sul da China, China e colegas de trabalho, demonstraram um intenso movimento de quatro oitavas. abrangendo fonte de laser de espectro total ultravioleta-visível-infravermelho (UV-Vis-IR) (300 nm a 5000 nm a -25 dB do pico) com energia de 0,54 mJ por pulso proveniente de uma arquitetura em cascata de oco cheio de gás -core fibra (HCF), uma placa de cristal de niobato de lítio (LN) nua e um cristal de niobato de lítio periodicamente polarizado especialmente projetado (CPPLN), que é bombeado por um pulso de bomba IR médio de 3,9 mm e 3,3 mJ.

Sob a bomba de um laser de pulso de femtosegundo IR médio de 3,3 mJ 3,9 μm, o sistema HCF-LN pode gerar um pulso de laser IR médio com largura de banda intensa de uma oitava para servir como entrada secundária da bomba FW no CPPLN, enquanto o CPPLN suporta processos HHG de banda larga de alta eficiência para expandir ainda mais a largura de banda espectral em UV-Vis-NIR. Obviamente, esta arquitetura em cascata satisfaz criativamente as duas pré-condições para a geração de laser branco de espectro total: Condição 1, um laser intenso de femtosegundo com bomba de uma oitava, e Condição 2, um cristal não linear com largura de banda de conversão ascendente de frequência extremamente grande. Além disso, o sistema envolve uma ação sinérgica considerável dos efeitos do 2º NL e do 3º NL.

Tal mecanismo de sinergia que eles desenvolveram traz um poder superior para construir uma expansão superior do espectro supercontínuo UV-Vis-IR geral e preencher as lacunas espectrais entre vários HHG, excedendo em muito aqueles alcançados pela ação única do 2º NL ou do 3º. -NL efeitos que foram adotados em trabalhos anteriores.

Como resultado, tal módulo óptico em cascata HCF-LN-CPPLN permitiu o acesso a um nível anteriormente inacessível de uma intensa saída de laser de espectro total, com não apenas uma largura de banda extremamente grande (abrangendo 4 oitavas), mas também espectro espectral de alta planicidade. perfil (de 300 a 5000 nm com planicidade melhor que 25 dB) e grande energia de pulso (0,54 mJ por pulso).