Nedavno je istraživački tim iz Državnog ključnog laboratorija za fiziku lasera intenzivnog polja, Šangajskog instituta za optiku i precizne strojeve (SIPM), Kineske akademije znanosti (CAS), predložio metodu za značajno poboljšanje stabilnosti usmjeravanja visokofrekventnih femtosekundi filamenta i izvora bijele svjetlosti superkontinuuma (SC), te je učinkovito potisnuo podrhtavanje intenziteta i usmjeravanja snopa u laserskoj generaciji superkontinualnog bijelog svjetla induciranog zračnom niti, kako bi se riješilo usko grlo filamentacije plina visokofrekventnog femtosekundnog lasera. Rezultati su objavljeni u radu pod naslovom "Stabilno, intenzivno stvaranje superkontinualnog svjetla na 1kHz pomoću femtosekundne laserske filamentacije u zraku uz pomoć električnog polja". "Rezultati su objavljeni u Light: Science & Applications.
Superkontinualni laseri koji pokrivaju vidljivi pojas valnih duljina nazivaju se "laserima bijele svjetlosti" zbog svoje ultra široke spektralne širine i dobre koherencije. Naširoko se koristi u biomedicinskim slikama, molekularnoj spektroskopiji otisaka prstiju, optičkoj koherentnoj tomografiji, podesivom ultrabrzom stvaranju pulsa, kompresiji femtosekundnog pulsa i drugim primjenama. Laseri s bijelom svjetlošću obično se generiraju od čvrstih materijala ili fotonskih kristalnih vlakana, šupljih vlakana, itd. Kratka pulsirajuća laserska plinska filamentacija daje osnovu za generiranje laserske zrake. Kratkopulsna laserska plinska filamentacija pruža put bez oštećenja materijala za generiranje lasera bijele svjetlosti, ali podrhtavanje usmjeravanja uzrokovano nakupljanjem impulsa ograničava primjene na visokim ponovnim frekvencijama. Ograničeno pragom oštećenja krutih materijala ili pod utjecajem problema vlastitog podrhtavanja u plinu, teško je postići stabilan prijenos visokoenergetskih visokofrekventnih laserskih izvora bijele svjetlosti, a to je također hitan međunarodni problem u polje generiranja izvora svjetlosti superkontinuuma i njegove primjene.
Slika 1 (a) (b) Shematski dijagram eksperimentalne postavke. (c) (d) Slike u pravoj boji neopterećenog i opterećenog istosmjernog visokonaponskog električnog polja u svjetlosnoj niti i koroni izazvanoj svjetlosnom niti. (e) (f) Odgovarajuće prednje svjetlosne točke.
U ovoj su studiji istraživači upotrijebili visokofrekventni femtosekundni laser za generiranje visokoenergetskog izvora bijele svjetlosti superkontinuuma formiranjem filamenta u zraku i inovativno opteretili filament vanjskim visokonaponskim istosmjernim električnim poljem, što je riješilo problem toplinski inducirano podrhtavanje filamenta u korijenu, temeljeno na principu inhibicije spajanja plazme pomoću vanjskog električnog polja i produžavanja njegovog životnog vijeka kako bi se smanjilo taloženje topline zbog spajanja plazme u vrijeme sljedećeg laserskog pulsa, čime se uspješno smanjuje toplinsku difuziju uzrokovanu toplinskom difuzijom filamenta, te tako uspješno smanjuju toplinsku difuziju uzrokovanu toplinskom difuzijom filamenta. Na taj način se uspješno smanjuje intenzitet smetnji strujanja zraka uzrokovanih toplinskom difuzijom. Osim toga, koronsko pražnjenje izazvano svjetlosnom niti koje stvara stabilni ionski vjetar također može učinkovito nadvladati samoturbulentno strujanje zraka svjetlosnom niti, eksperimentalni rezultati pokazuju da pod djelovanjem vanjskog električnog polja visokofrekventnog (1 kHz) svjetla stabilnost prostornog usmjeravanja filamenta i super-kontinuuma bijelog svjetla može se poboljšati najmanje dva puta, au isto vrijeme značajno je poboljšana stabilnost spektralnog intenziteta bijelog laserskog svjetla, istraživači koriste 1 kHz / 6,54 mJ femtosekunde laserski puls u zraku Koristeći femtosekundne laserske impulse od 1 kHz/6,54 mJ u zraku, istraživači su uspješno dobili izvor bijele svjetlosti stabiliziranog superkontinualnog spektra od 3,55 mJ. Ovaj rad učinkovito rješava međunarodni problem usmjeravanja i podrhtavanja intenziteta visokofrekventne femtosekundne laserske plinske filamentacije, što ne samo da otvara put za generiranje visokofrekventnog, stabilnog i visokoenergetskog super-kontinuuma izvora bijelog svjetla u zraku, nego također proširuje nove mogućnosti za druge primjene kao što su sekundarni izvor zračenja, slikanje i mikroprocesiranje materijala temeljeno na visokofrekventnoj filamentaciji.
SIPM je napravio značajan napredak u stvaranju stabilnog i visokoenergetskog lasera bijele svjetlosti u zraku.
Slika 2 (a) Standardna devijacija lasera bijele svjetlosti prednjeg spektra superkontinuuma i kuta usmjeravanja niti (SDEV) na 1 kHz kao funkcija primijenjenog visokog napona. (b) Kut raspršenja SDEV prednjeg SC svjetla (b) i žarne niti (c) pri različitim brzinama ponavljanja lasera. (d) Varijacija efektivnog električnog polja primijenjenog na žarnu nit kao funkcija opterećenog visokog napona.
Slika 3 (a) Usporedba prednjeg spektra superkontinualnog spektra bijele svjetlosti s (FIL + 55 kV) i bez (FIL) vanjskog istosmjernog visokog napona, s početnim spektrom lasera bez niti (noFIL) kao referencom. (b) Omjer signal-šum (1 kHz) intenziteta spektra superkontinuuma pri različitim primijenjenim visokim naponima. (c) Laserska energija bijelog svjetla superkontinualnog spektra kao funkcija energije lasera pumpe (žarišna duljina leće za fokusiranje je 1 m).
