Nyligen har ett forskarlag från State Key Laboratory of Intense Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS), föreslagit en metod för att avsevärt förbättra pekstabiliteten för högfrekvent femtosekund filament och supercontinuum (SC) vit ljuskälla, och undertryckte effektivt intensiteten och strålpekande jitter i luftfilament-inducerad supercontinuum vitt ljus lasergenerering, för att ta itu med flaskhalsen med högfrekvent femtosekundlasergasfilamentering. Resultaten publiceras i tidningen med titeln "Stabil, intensiv superkontinuumljusgenerering vid 1kHz genom elektrisk fältassisterad femtosekundlaserfilamentering i luft". "Resultaten publicerades i Light: Science & Applications.
Superkontinuumlasrar som täcker det synliga våglängdsbandet kallas "vitljuslasrar" på grund av deras ultravida spektrala bredd och goda koherens. Det används i stor utsträckning inom biomedicinsk avbildning, molekylär fingeravtrycksspektroskopi, optisk koherenstomografi, inställbar ultrasnabb pulsgenerering, femtosekundspulskompression och andra applikationer. Vitljuslasrar genereras vanligtvis av fasta material eller fotoniska kristallfibrer, ihåliga fibrer etc. Kortpulsad lasergasfilamentering utgör grunden för genereringen av laserstrålen. Kortpulsad lasergasfilamentering ger en materialskadafri väg till lasergenerering med vitt ljus, men pekande jitter orsakat av pulsackumulering begränsar tillämpningar vid höga återfrekvenser. Begränsat av skadetröskeln för fasta material eller påverkat av självjitterproblemet i gasen, är det svårt att få en stabil överföring av högenergikällor, högfrekventa vitljuslaserkällor, och det är också ett akut internationellt problem i området för generering av superkontinuumljuskällor och dess tillämpningar.
Fig. 1 (a) (b) Schematiskt diagram av experimentuppställningen. (c) (d) True-color bilder av obelastade och laddade DC högspännings elektriska fält i ljustråden och lätt filament-inducerad korona. (e) (f) Motsvarande främre ljuspunkter.
I den här studien använde forskarna en högfrekvent femtosekundlaser för att generera en superkontinuumljuskälla med stor energi genom att bilda en glödtråd i luft, och laddade glödtråden på ett innovativt sätt med ett externt elektriskt likströmsfält med hög spänning, vilket löste problemet med termiskt inducerat jitter av glödtråden vid roten, baserat på principen att hämma plasmakompoundering med hjälp av det externa elektriska fältet och förlänga dess livslängd för att minska värmeavsättningen på grund av plasmakompoundering vid tidpunkten för nästa laserpuls, och därmed framgångsrikt reducera den termiska diffusionen som orsakas av den termiska diffusionen av filamentet, och således framgångsrikt reducera den termiska diffusionen som orsakas av den termiska diffusionen av filamentet. På detta sätt reduceras intensiteten av luftflödesstörningar orsakade av termisk diffusion framgångsrikt. Dessutom kan den ljusglödtrådsinducerade koronaurladdningen som genereras av den stabila jonvinden också effektivt övervinna ljusglödtrådens självturbulenta luftflöde, de experimentella resultaten visar att under inverkan av det externa elektriska fältet av högfrekvent (1 kHz) ljus glödtråd och framåt superkontinuum vitt ljus spatial pekningsstabilitet kan förbättras minst två gånger, och samtidigt har stabiliteten för den spektrala intensiteten av det vita laserljuset förbättrats avsevärt, forskarna använder 1 kHz / 6,54 mJ femtosekund laserpuls i luften. Med hjälp av 1 kHz/6,54 mJ femtosekundslaserpulser i luft, erhöll forskarna framgångsrikt en 3,55 mJ stabiliserad superkontinuumspektrum vit ljuskälla. Detta arbete löser effektivt det internationella problemet med pekande och intensitetsjitter av högfrekvent femtosekundlasergasfilamentation, vilket inte bara öppnar vägen för att generera högfrekvent, stabil och storenergi superkontinuum vit ljuskälla i luft, utan också expanderar nya möjligheter för andra tillämpningar såsom sekundär strålningskälla, bildbehandling och materialmikrobearbetning baserad på högfrekvent filamentering.
SIPM har gjort betydande framsteg när det gäller att generera stabil och högenergilaser för vitt ljus i luft.
Fig. 2 (a) Standardavvikelse för den framåtriktade superkontinuumspektrumvitljuslasern och glödtrådens pekvinkel (SDEV) vid 1 kHz som en funktion av pålagd högspänning. (b) Spridningsvinkel SDEV för framåtriktat SC-ljus (b) och glödtråd (c) vid olika laserrepetitionshastigheter. (d) Variation av effektivt elektriskt fält som appliceras på glödtråden som en funktion av laddad högspänning.
Fig. 3 (a) Jämförelse av framåtriktat superkontinuumspektrum vitt ljusspektra med (FIL + 55 kV) och utan (FIL) extern DC-högspänning, med det initiala laserspektrumet för den ofilamenterade (noFIL) som referens. (b) Signal-brusförhållande (1 kHz) för intensiteten hos superkontinuumspektrumet vid olika pålagda högspänningar. (c) Supercontinuum spektrum vitt ljus laserenergi som en funktion av pumplaserenergi (fokuseringslinsens brännvidd är 1 m).
