光纤克尔谐振器的图示，罗彻斯特的研究人员将其与光谱滤波器一起使用以产生高度啁啾的激光脉冲。 前景中的彩虹图案显示了啁啾激光脉冲的颜色是如何在时间上分开的。 图片来源：罗彻斯特大学插图 / Michael Osadciw
罗切斯特大学的研究人员描述了通过在克尔谐振器中使用光谱滤波器产生的第一个高度啁啾脉冲。
2018 年诺贝尔物理学奖由研究人员分享，他们开创了罗切斯特大学创造超短但极高能量激光脉冲技术的技术。
现在，该大学光学研究所的研究人员已经产生了相同的高功率脉冲——称为啁啾脉冲——以一种即使使用质量相对较低、价格低廉的设备也能工作的方式。 新工作可以为：
- 更好的大容量电信系统
- 用于寻找系外行星的改进的天体物理校准
- 更精确的原子钟
- 用于测量大气中化学污染物的精确设备
在一篇论文中 。光学，研究人员描述了通过在克尔谐振器中使用光谱滤波器产生的高度啁啾脉冲的首次演示，克尔谐振器是一种无需放大即可工作的简单光学腔。 这些空腔引起了研究人员的广泛兴趣，因为它们可以支持“大量复杂的行为，包括有用的宽带光爆发”，共同作者、光学助理教授威廉·雷宁格 (William Renninger) 说。
通过添加光谱滤波器，研究人员可以操纵谐振腔中的激光脉冲，通过分离光束的颜色来加宽其波前。
新方法是有利的，因为“当你加宽脉冲时，你会降低脉冲的峰值，这意味着你可以在它达到导致问题的高峰值功率之前将更多的总能量投入其中，”Renninger 说。
新工作与所使用的方法有关 诺贝尔奖获得者 Donna Strickland '89 (PhD) 和 Gerard Morou，他们在大学的激光能量学实验室进行研究时开创了啁啾脉冲放大技术，帮助开创了激光技术使用的革命。
这项工作利用了光通过光腔时的分散方式。 大多数先前的空腔需要罕见的“异常”色散，这意味着蓝光比红光传播得更快。
然而，啁啾脉冲存在于红光传播速度更快的“正常”色散腔中。 这种色散被称为“正常”，因为它是更常见的情况，这将大大增加可以产生脉冲的空腔数量。
先前的空腔也被设计为具有小于 90% 的损失，而啁啾脉冲可以在空腔中存活，尽管能量损失非常高。 “我们展示的啁啾脉冲即使在能量损失超过 XNUMX% 的情况下也能保持稳定，这确实挑战了传统智慧，”Renninger 说。
“通过一个简单的光谱滤波器，我们现在 运用 在有损和正常色散系统中产生脉冲的损失。 因此，除了提高能源性能外，它还真正开辟了可以使用的系统类型。”
其他合作者包括主要作者 Christopher Spiess、Qiang Yang 和 Xue Dong，他们都是 Renninger 实验室的现任和前任研究生研究助理，以及该实验室的前博士后助理 Victor Bucklew。
“我们为这篇论文感到非常自豪，”Renninger 说。 “好久没来了。”
参考：Christopher Spiess、Qian Yang、Xue Dong、Victor G. Bucklew 和 William H. Renninger，“驱动光学谐振器中的啁啾耗散孤子”，10 年 2021 月 XNUMX 日， 。光学.
DOI：10.1364/OPTICA.419771
罗彻斯特大学和美国国立卫生研究院的国家生物医学成像和生物工程研究所为该项目提供了资金支持。
