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cyqdesign

2024-02-07 19:38

上海光機(jī)所在EUV和軟x射線聚焦光場(chǎng)陣列調(diào)控和整形方面首次取得進(jìn)展

近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)，針對(duì)高重頻飛秒激光氣體成絲自抖動(dòng)問(wèn)題，提出了提升高重頻飛秒光絲及超連續(xù)譜（SC）白光光源指向穩(wěn)定性的方法，抑制了空氣光絲誘導(dǎo)產(chǎn)生超連續(xù)譜白光激光的強(qiáng)度和光束指向抖動(dòng)。相關(guān)研究成果以Stable, intense supercontinuum light generation at 1kHz by electric field assisted femtosecond laser filamentation in air為題，發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light- Science & Applications）上。
覆蓋可見(jiàn)光波段的超連續(xù)譜激光因超寬的光譜寬度與良好相干性，被稱為白光激光。白光激光被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)成像、分子指紋光譜、光學(xué)相干斷層掃描、可調(diào)超快脈沖生成、飛秒脈沖壓縮等領(lǐng)域。白光激光通常通過(guò)固體材料或光子晶體光纖、中空光纖等產(chǎn)生。短脈沖激光氣體成絲提供了免材料損傷的白光激光產(chǎn)生途徑，但脈沖累加引起的指向抖動(dòng)限制了高重頻下的應(yīng)用。目前，受限于固體材料的損傷閾值或被氣體中自抖動(dòng)問(wèn)題，較難得到穩(wěn)定傳輸?shù)拇竽芰扛咧仡l白光激光光源。這是超連續(xù)譜光源產(chǎn)生及其應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的亟需解決的難題。
該研究利用高重頻飛秒激光在空氣中成絲產(chǎn)生大能量超連續(xù)白光光源，創(chuàng)新性地在光絲上加載外部高壓直流電場(chǎng)，從根源上解決了光絲的熱致抖動(dòng)問(wèn)題。上述工作的原理為通過(guò)外加電場(chǎng)抑制等離子體復(fù)合并使其壽命延長(zhǎng)，在下一激光脈沖到來(lái)之際減少因等離子體復(fù)合造成的熱量沉積，降低由熱擴(kuò)散造成的氣流擾度強(qiáng)度。此外，光絲誘導(dǎo)電暈放電產(chǎn)生的穩(wěn)定離子風(fēng)可有效克服光絲自擾動(dòng)氣流。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在外電場(chǎng)作用下高重頻（1kHz）光絲及前向超連續(xù)白光的空間指向穩(wěn)定性可提升至少2倍，同時(shí)白光激光光譜強(qiáng)度的穩(wěn)定性得到提升。研究人員利用1 kHz/6.54 mJ飛秒激光脈沖在空氣中成絲，得到了3.55 mJ穩(wěn)定的超連續(xù)譜白光光源。該工作解決了高重頻飛秒激光氣體成絲的指向和強(qiáng)度抖動(dòng)的難題，為空氣中產(chǎn)生高重頻穩(wěn)定大能量超連續(xù)白光光源開(kāi)辟了道路，并為基于高重頻光絲的二次輻射源、成像和材料微加工等其他應(yīng)用拓展了新機(jī)遇。

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