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专为工程和生物医学应用而打造的功能更强大，多功能的超快激光脉冲

时间：2022-04-29 17:25:03 来源：

在William Renninger实验室开发的拉伸脉冲孤子Kerr谐振器中，单频激光器进入光纤环形腔，在输出处产生宽带宽的频率梳，支持超短飞秒脉冲。在光纤腔内，脉冲随时间伸展和压缩，在两个光纤段中每个光纤段的中心附近的腔中达到最小持续时间两次。拉伸和压缩的时间演化是飞秒拉伸脉冲孤子Kerr谐振器的显着特征。

光学研究所的研究创下了最短激光脉冲的最新技术记录，这项技术在工程和生物医学领域具有重要的应用。

罗彻斯特大学的研究人员正在建立一种新标准，以产生比传统激光源更宽的波长范围内的超快激光脉冲。

在《物理评论快报》上发表的论文中，光学助理教授William Renninger及其实验室成员描述了一种称为“拉伸脉冲孤子Kerr谐振器”的新设备，该设备可增强超快激光脉冲的性能。这项工作对一系列工程和生物医学应用具有重要意义，包括光谱学，频率合成，距离测距，脉冲生成等。

该设备产生了一个飞秒级的飞秒激光脉冲，即飞秒级或一万亿分之一秒级，它摆脱了激光光源特有的物理限制（激光科学家称之为激光增益）以及光源波长的限制。

“简而言之，这是来自无增益光纤源的最短脉冲，”雷宁格说。

Renninger和他的研究生研究团队以及博士后团队对Kerr谐振器进行了改进，这是产生飞秒激光脉冲的令人兴奋的新选择，这已成为大量研究的主题。

实验室通过发现一个新的孤子（短脉冲或波的局部包络）来保持其形状，同时以恒定速度传播，从而克服了其他版本的Kerr谐振器对脉冲持续时间的挑战。Renninger装置中产生的孤子与其他Kerr谐振器中的孤子不同，特别是它们产生的拉伸脉冲的形状和行为不同。

Renninger说：“从某种意义上说，它是稳定的，它不断重复一遍又一遍，变得越来越长，然后越来越短，然后又越来越长。”

研究人员在论文中指出，这些脉冲“具有宽频谱带宽，压缩脉冲持续时间为210飞秒，这是迄今为止从光纤Kerr谐振器观察到的最短脉冲持续时间”。

主要作者薛冬是Renninger实验室的研究生研究助理。除了Renninger之外，其他合著者还有实验室的研究生研究助理Qian Yang和Christopher Spiess，以及实验室的前博士后研究员Victor Bucklew。

这项研究部分由大学的技术发展基金，大学研究奖和美国国立卫生研究院资助。

使超快激光器更容易使用

雷宁格（Renninger）是创建飞秒激光源的专家，他从康奈尔大学获得了应用物理学的学士和博士学位。在加入光学研究所之前，他是耶鲁大学应用物理系的博士后研究员和副研究科学家。

他最近获得了美国国家科学基金会颁发的CAREER奖，该奖项包括建立开放源代码访问信息的资金，这些信息可用于设计和创建可产生飞秒脉冲的高级激光源。

“现在有商业产品，但价格非常昂贵。对于许多设备预算有限的研究小组来说，它们是禁止的。”雷宁格说。

大部分成本用于专业知识，而不是组件成本，因此，他的小组将使用CAREER的部分资金，为小型大学的研究小组提供有关如何设计和制造用于基础研究的飞秒激光器的咨询。

Renninger说：“最终目标是在我们的网站上为所有人发布设计指南。”

参考：薛冬，钱扬，克里斯托弗·斯皮斯，维克托·克（VictorG）的“拉伸脉冲孤子克尔谐振器”。 Bucklew和WilliamH。雷宁格，2020年7月17日，《物理评论快报》
10.1103 / PhysRevLett.125.033902


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