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一种新的激光结构可以利用相干光创建复杂精致的结构来探测和控制物质

发布:guangxuedaren    |    2018-11-07 21:38    阅读:251
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激光具有使用各种方法精确驱动,操纵,控制和探测物质的独特能力。虽然它们经常在幕后操作,但激光是革命科学和技术的支柱-包括作为2018年诺贝尔物理学奖基础的研究进展。 11月4日至8日在波士顿举行的美国光学学会激光大会期间,展示了一种称为通用光调制器的新激光架构,这是一种探测和控制物质的有趣新工具。它由首席研究员Sergio Carbajo和研究员Wei Liu开发,他们来自SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学。
      相干光,例如来自激光的相干光,可以在电磁或强度分布中体现更复杂和精致的结构。 “一些例子是柱形矢量光束,或者可能类似于例如华夫饼锥或光学过滤器的有趣的3-D强度分布,”Carbajo说。 由于这些特性,通用光调制器有望开辟新的科技前沿。 Carbajo表示,问题在于开发工程或编程复杂轻型结构的能力很困难,因为没有太多可靠的选择可用于生成该结构。
   “目前,这主要是通过外部设备完成的,例如投影仪中常用的空间光调制器,但它们都具有平均功率和峰值功率限制,”Carbajo说, “这些设备很容易燃烧,无法实现需要大功率的应用。” Carbajo小组的工作规避了这种功率限制,同时仍然保持产生任意光结构的能力。它们将光束编程能力纳入激光器架构本身,从而实现了功率缩放和轻型结构。 “我们的可编程光脉冲由复合小光束制成,”Carbajo解释道, “想象一下,激光束由许多类似蜂窝状的小光束组成,每个光束都是独立控制的,尽管它们彼此都是相干的。他们可以相互沟通,了解彼此的状态和各自的关系。当所有子束同步时,它们可以共同产生任何结构。这里需要注意的是,这个结构是由小束的数量决定的。“ 这种可编程架构在超短(飞秒和更短)制度中尤其重要,因为它可以激发新的思维方式,具有复杂的结构,能够推动科学和技术的发展。潜在的新应用包括光纤电信,微纳加工和增材制造,光学捕获和超快质子科学。 “在几乎所有需要高功率的光子学应用中,它可以改变游戏规则,”Carbajo说道。 SLAC国家加速器实验室的研究人员有兴趣使用这些光源来定制和操纵以光速传播的电子束。 “通过这样做,我们可以生成新型的电子和X射线源,这样我们就可以将结构从光线印到电子或X射线上”,他说,“这些因此可以成为先进的科学仪器,因为电子束和X射线将继承光学光子的结构。”
       接下来,该小组希望同时进行几个方面的探索。 “第一个明显的路线是添加更多小束,这是潜在应用子集所需要的,”Carbajo说,“然而,许多人不需要更多的小束。在我们的例子中,我们有7 + 1-七个蜂窝,还有一个主驱动器。第二个分支是将我们的系统升级到更高的功率,这也将实现第三条路线-使用非线性转换阶段将基本飞秒小射束更好地转换为其他波长,这将产生具有多色或高光谱成分和自然的结构光自同步。“

光束整形与通用光调制器。

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