Nyligen samarbetade professor Li Zhiyuans team vid South China University of Technology med akademiker Li Ruxins team vid Shanghai Institute of Optics and Mechanics, Chinese Academy of Sciences. De föreslog innovativt en ny strategi baserad på medel-infraröd femtosekundlaserpumpning-den "synergistiska olinjära frekvens upp/nedkonvertering"-metoden-som framgångsrikt utvecklade en hel-vitljuspulserande laserkälla. Denna laser spänner över sju oktaver från 200 till 25 000 nm, uppnår en pulsenergi på 1 mJ och uppvisar en spektral planhet på 17 dB. med en spektral planhet på 17 dB. Resultaten publicerades i den-ledande internationella optiktidskriften Light: Science & Applications.
Från elektronövergångar inom atomer till molekylära vibrationer mellan atomer och solida gittervibrationer, olika mikroskopiska processer spänner över karaktäristiska band som sträcker sig från djupt ultraviolett till långt-infrarött. I över 60 år sedan lasrarnas uppfinning har forskare sökt efter en laserkälla som kan täcka hela spektrumet för att samtidigt observera dessa mikroprocesser med mycket olika energiskalor. Traditionella laserkällor lider emellertid av begränsningar såsom smal spektral bandbredd, otillräcklig energi eller låg spektral planhet, och kan inte samtidigt uppfylla de stränga kraven på bred spektral täckning, hög pulsintensitet och hög spektral planhet.
Hela-laserkällan för vitljus som föreslås i denna studie övervinner dessa begränsningar. Det är redo att banbryta ett nytt paradigm inom laserspektroskopi-"enkel-källa fullt-spektrum, synkron ögonblicksbild"-och öppna nya gränser inom hög-höghastighetsspektrografi och ultrasnabb spektroskopi av-pumpsond. Detta genombrott har ett stort löfte för grundläggande forskning inom fysik, kemi, materialvetenskap och biologi, såväl som för tillämpningar inom biomedicinsk avbildning, miljöövervakning och industriell inspektion.
Icke-linjär frekvens upp- och ned-konverteringssynergi möjliggör hög-prestanda djup-UV till långt-IR Full-spektrumvit-ljuslaser
Detta vita-ljuslasersystem använder en 3,9 μm mellan-infraröd laser som överbryggande källa. Genom upp-omvandling förlängs den korta-våglängdsgränsen till det 200 nm djupa-ultravioletta området, medan ned-konvertering förlänger den långa-våglängdsgränsen till det 25 μm långt-infraröda bandet. Teamets innovativt designade chirped-periodisk-polariserad litiumniobatkristall (CPPLN) genererar samtidigt 2:a till 12:e-ordens övertoner. Uppkonverteringsmodulen uppnår 40 % konverteringseffektivitet med 1,45 mJ uteffekt. Nedkonverteringsmodulen, med en kaskadad LN-AGSe-kristallarkitektur, uppnår 18 % konverteringseffektivitet med 0,75 mJ utenergi. De övergripande tekniska specifikationerna överträffar betydligt de för jämförbara superkontinuumlasersystem.
Systemets fotonstråleintensitet överträffar synkrotronstrålningsanläggningar med 7-8 storleksordningar, vilket möjliggör samtidig detektering av fem fysikalisk-kemiska processer över distinkta energiskalor-djupa ultravioletta elektroniska övergångar, elektroniska excitationer för synligt ljus, nära-infraröda och mellan{4}infraröda och i{4}vibrationer långt-infraröda gittervibrationer – med en enda laserstråle eller puls.
Hong Lihong, en postdoktoral forskare som gemensamt utbildats av South China University of Technology och Shanghai Institute of Optics and Mechanics, Chinese Academy of Sciences, är den första författaren till artikeln. Li Zhiyuan, professor vid School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology, och akademiker Li Ruxin från Chinese Academy of Sciences är med-författarna. Professor Li Zhiyuan har länge varit engagerad i teoretisk, experimentell och tillämpad forskning inom mikro-nanofotonik, olinjär optik, laserteknik, topologisk fotonik och kvantfysik.
