Недавно исследовательская группа из Государственной ключевой лаборатории лазерной физики интенсивного поля Шанхайского института оптики и точного машиностроения (SIPM) Китайской академии наук (CAS) предложила метод, позволяющий значительно улучшить стабильность наведения высокочастотных фемтосекундных приборов. источник белого света накаливания и суперконтинуума (SC), а также эффективно подавлял интенсивность и дрожание направления луча при генерации суперконтинуального лазера белого света, индуцированной воздушной нитью, чтобы устранить узкое место высокочастотной фемтосекундной лазерной газовой филаментации. Результаты опубликованы в статье под названием «Стабильная интенсивная генерация света в суперконтинууме на частоте 1 кГц с помощью фемтосекундной лазерной филаментации в воздухе с помощью электрического поля». «Результаты были опубликованы в журнале Light: Science & Applications.
Лазеры суперконтинуума, охватывающие видимый диапазон длин волн, называются «лазерами белого света» из-за их сверхширокой спектральной ширины и хорошей когерентности. Он широко используется в биомедицинской визуализации, спектроскопии молекулярных отпечатков пальцев, оптической когерентной томографии, генерации настраиваемых сверхбыстрых импульсов, сжатии фемтосекундных импульсов и других приложениях. Лазеры белого света обычно генерируются из твердых материалов или фотонно-кристаллических волокон, полых волокон и т. д. Короткоимпульсная лазерная газовая нить обеспечивает основу для генерации лазерного луча. Газовая филаментация короткоимпульсного лазера обеспечивает безвредный для материала путь к генерации лазера белого света, но наведение джиттера, вызванного накоплением импульса, ограничивает применение на высоких частотах. Ограниченный порогом повреждения твердых материалов или проблемой самоджиттера в газе, трудно получить стабильную передачу высокоэнергетических высокочастотных лазерных источников белого света, и это также является актуальной международной проблемой в области область генерации суперконтинуальных источников света и ее применения.
Рис. 1 (а) (б) Принципиальная схема экспериментальной установки. (c) (d) Цветные изображения ненагруженного и нагруженного постоянного электрического поля высокого напряжения в световой нити и короне, индуцированной световой нитью. (e) (f) Соответствующие передние световые пятна.
В этом исследовании исследователи использовали высокочастотный фемтосекундный лазер для генерации суперконтинуального источника белого света большой энергии путем формирования нити в воздухе и инновационно нагружали нить внешним электрическим полем постоянного тока высокого напряжения, что решило проблему термоиндуцированный джиттер нити накала в основании, основанный на принципе подавления образования плазмы с помощью внешнего электрического поля и продления срока его службы для уменьшения тепловыделения из-за соединения плазмы во время следующего лазерного импульса, тем самым успешно уменьшая термодиффузию, вызванную термодиффузией нити, и, таким образом, успешно уменьшая термодиффузию, вызванную термодиффузией нити. Таким образом успешно снижается интенсивность возмущения воздушного потока, вызванного термодиффузией. Кроме того, коронный разряд, индуцированный световой нитью, генерируемый стабильным ионным ветром, также может эффективно преодолевать самотурбулентный воздушный поток световой нити. Результаты экспериментов показывают, что под действием внешнего электрического поля высокочастотного (1 кГц) света стабильность пространственного наведения белого света накаливания и переднего суперконтинуума может быть улучшена как минимум в два раза, и в то же время значительно улучшена стабильность спектральной интенсивности белого лазерного света, исследователи используют фемтосекунду 1 кГц / 6,54 мДж. Лазерный импульс в воздухе Используя фемтосекундные лазерные импульсы 1 кГц/6,54 мДж в воздухе, исследователи успешно получили источник белого света со стабилизированным спектром суперконтинуума мощностью 3,55 мДж. Эта работа эффективно решает международную проблему наведения и джиттера интенсивности высокочастотной фемтосекундной лазерной газовой филаментации, что не только открывает путь для создания высокочастотного, стабильного и высокоэнергетического суперконтинуального источника белого света в воздухе, но и расширяет возможности новые возможности для других приложений, таких как источник вторичного излучения, визуализация и микрообработка материалов на основе высокочастотной филаментации.
SIPM добился значительного прогресса в создании стабильного и высокоэнергетического лазера белого света в воздухе.
Рис. 2 (a) Стандартное отклонение лазера белого света прямого суперконтинуального спектра и угла наведения нити накала (SDEV) на частоте 1 кГц в зависимости от приложенного высокого напряжения. (b) Угол рассеяния SDEV переднего света SC (b) и нити накала (c) при различных частотах повторения лазера. (d) Изменение эффективного электрического поля, приложенного к нити накала, в зависимости от нагруженного высокого напряжения.
Рис. 3 (a) Сравнение спектров белого света прямого суперконтинуума с (FIL + 55 кВ) и без (FIL) внешнего высокого напряжения постоянного тока, с исходным лазерным спектром без нитей (noFIL) в качестве эталона. (б) Отношение сигнал/шум (1 кГц) интенсивности спектра суперконтинуума при различных приложенных высоких напряжениях. (в) Энергия лазера белого света в суперконтинуальном спектре как функция энергии лазера накачки (фокусное расстояние фокусирующей линзы 1 м).
