Nylig har et forskerteam fra State Key Laboratory of Intense Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), foreslått en metode for å betydelig forbedre pekestabiliteten til høyfrekvent femtosekund filament og supercontinuum (SC) hvit lyskilde, og effektivt undertrykte intensiteten og strålepekende jitter i luftfilament-indusert supercontinuum hvitt lys lasergenerering, for å adressere flaskehalsen med høyfrekvent femtosekund lasergassfilamentering. Resultatene er publisert i papiret med tittelen "Stabil, intens superkontinuum lysgenerering ved 1kHz ved elektrisk feltassistert femtosekund laserfilamentering i luft". "Resultatene ble publisert i Light: Science & Applications.
Supercontinuum-lasere som dekker det synlige bølgelengdebåndet kalles "hvitt-lyslasere" på grunn av deres ultra-brede spektralbredde og gode sammenheng. Det er mye brukt i biomedisinsk avbildning, molekylær fingeravtrykkspektroskopi, optisk koherenstomografi, justerbar ultrarask pulsgenerering, femtosekund pulskompresjon og andre applikasjoner. Hvitlyslasere genereres vanligvis fra faste materialer eller fotoniske krystallfibre, hule fibre osv. Kortpulset lasergassfilamentering gir grunnlaget for genereringen av laserstrålen. Kortpulset lasergassfilamentering gir en materialskadefri rute til lasergenerering med hvitt lys, men pekende jitter forårsaket av pulsakkumulering begrenser applikasjoner ved høye re-frekvenser. Begrenset av skadeterskelen til faste materialer eller påvirket av selvjitterproblemet i gassen, er det vanskelig å oppnå en stabil overføring av høyenergi-, høyfrekvente hvittlyslaserkilder, og det er også et presserende internasjonalt problem i feltet for generering av superkontinuum lyskilder og dens anvendelser.
Fig. 1 (a) (b) Skjematisk diagram av forsøksoppsettet. (c) (d) True-color bilder av ubelastet og belastet DC høyspent elektrisk felt i lysfilamentet og lysfilamentindusert korona. (e) (f) Tilsvarende fremre lysflekker.
I denne studien brukte forskerne en høyfrekvent femtosekundlaser for å generere en storenergi superkontinuum hvit lyskilde ved å danne en glødetråd i luft, og innovativt belastet glødetråden med et eksternt høyspent DC elektrisk felt, som løste problemet med termisk indusert jitter av filamentet ved roten, basert på prinsippet om å hemme plasmakompoundering ved hjelp av det eksterne elektriske feltet og forlenge levetiden for å redusere varmeavsetningen på grunn av plasmakompoundering ved tidspunktet for neste laserpuls, og dermed vellykket redusere den termiske diffusjonen forårsaket av den termiske diffusjonen av filamentet, og dermed vellykket redusere den termiske diffusjonen forårsaket av den termiske diffusjonen av filamentet. På denne måten reduseres intensiteten av luftstrømforstyrrelser forårsaket av termisk diffusjon. I tillegg kan den lette glødetrådsinduserte koronautladningen generert av den stabile ionevinden også effektivt overvinne lysglødetrådens selvturbulente luftstrøm, de eksperimentelle resultatene viser at under påvirkning av det eksterne elektriske feltet av høyfrekvent (1 kHz) lys filament og forover-super-kontinuum hvitt lys romlig pekestabilitet kan forbedres minst to ganger, og samtidig er stabiliteten til spektralintensiteten til det hvite laserlyset betydelig forbedret, forskerne bruker 1 kHz / 6,54 mJ femtosekund laserpuls i luften. Ved å bruke 1 kHz/6,54 mJ femtosekunds laserpulser i luft, oppnådde forskerne en 3,55 mJ stabilisert hvit lyskilde med superkontinuumspekter. Dette arbeidet løser effektivt det internasjonale problemet med peking og intensitetsjitter av høyfrekvent femtosekundlasergassfilamentering, som ikke bare åpner veien for å generere høyfrekvente, stabile og storenergiske superkontinuerlige hvite lyskilder i luft, men også utvider seg nye muligheter for andre applikasjoner som sekundær strålingskilde, bildebehandling og materialmikroprosessering basert på høyfrekvent filamentering.
SIPM har gjort betydelige fremskritt i å generere stabil og høyenergi hvitt lyslaser i luft.
Fig. 2 (a) Standardavvik for det fremre superkontinuumspekteret hvitt lyslaser og filamentpekevinkel (SDEV) ved 1 kHz som en funksjon av påført høyspenning. (b) Spredningsvinkel SDEV for fremover SC-lys (b) og filament (c) ved forskjellige laserrepetisjonshastigheter. (d) Variasjon av effektivt elektrisk felt påført glødetråden som en funksjon av belastet høyspenning.
Fig. 3 (a) Sammenligning av foroverkontinuerlig spektrum hvitt lysspektre med (FIL + 55 kV) og uten (FIL) ekstern DC høyspenning, med det initiale laserspekteret til den ikke-filamenterte (noFIL) som referanse. (b) Signal-til-støy-forhold (1 kHz) av intensiteten til superkontinuumspekteret ved forskjellige påførte høyspenninger. (c) Supercontinuum spectrum hvitt lys laserenergi som en funksjon av pumpelaserenergi (fokuseringslinsens brennvidde er 1 m).
