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一种能够极快达到峰值能量的孤立子激光器(10-12秒)

作者: 时间:2020-06-09

 

这种新技术利用到了孤立子激光器,其中对脉冲压缩的精确控制促使孤立子波保持了其良好的形状和宽度,并且同时能够在远距离上以粒子状的形态进行传播。来自Sydney大学的项目负责人说:这种激光器的优点是,当脉冲持续时间减小到10-12秒以下时,能量也可以在超短时间内达到峰值,这使得它成为处理短而大脉冲材料的理想器件。

“孤立子激光器在超短脉冲的实现上,是一种成本低廉、效果明显且可靠的方法,但就以目前的研究能力来看,这种光源并不能提供大量的能量来满足许多实际应用中的正常使用。如果这种光源的能量足够满足的话,那么孤立子源在眼科手术领域上会有重大的应用价值。在以往的眼科手术中,传统的超快激光器由于具有非常低的能量,减小了热量散发对组织可能造成的损伤,并且已经取得了长远的发展。

Sydney大学的Antoine Runge表示:光中的孤立子波,它的形状不发生变化,这说明这在电子通信和光谱分析的应用上的表现会很好。但是,即便是这种产生孤立子的激光器虽然制造出来容易,但这种激光器并不能有太大的应用能力。如果要产生高能光脉冲,这就需要更换其他的物理系统来达到要求。

这种技术是基于该团队的激光物理学新法则,以及团队曾经开发的纯四阶孤子。可以利用高阶色散来获得超快激光操作的未知状态,从而实现了非线性光学及其应用领域的创新,这是产生超快激光的新颖方法。

对于大多数孤立子激光器,光能与其脉冲宽度成反比,由方程E=1/τ证明,如果将光的脉冲时间缩短一半,结果就会得到双倍的能量。当使用四阶孤立子,光能与脉冲持续时间的三次方成反比,即E=1/τ3。这意味着如果脉冲时间缩短一半,它在这段时间内所能传递的能量会增加8倍。该研究上,团队在激光物理中证明了一条新定律,经研究后证明了E=1/τ3,一定程度上改变了未来激光的应用发展方向。

根据这条新定律,研究团队因此可以制造出产生能量更大的孤立子激光器。在该研究中,产生了10-12秒之短的激光脉冲,但是其研究团队的研究目的是想要得到持续时间更短的脉冲。因此,其下一个目标是产生持续时间为飞秒的脉冲,也就是说峰值功率可以达数百千瓦的超短激光脉冲。该类型的激光器,为我们在需要高峰值能量但基材不受损的情况下,提供了一条新的应用道路。

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