美國普度大學的工程專家近日在《自然光子學》網(wǎng)絡版上宣稱,他們可以對超短光脈沖的光譜性質進行精細調控,從而為制造更先進的傳感器和更精密的實驗室儀器、研發(fā)更高效的通訊技術奠定基礎。
在高速攝影中,常使用閃光燈來將快速運動的物體(如子彈)瞬間定格。激光脈沖與閃光燈有點類似,但速度要比閃光燈快上百萬倍,其閃光時間只能持續(xù)1皮秒(一萬億分之一秒)到1飛秒(一千萬億分之一秒)。
普度大學電子與計算機工程學院著名科學家安德魯?韋納教授介紹說,如果把一個脈沖從開始到結束的光的性質用圖形表示出來,由于光的強度變化,不同時段的光將呈現(xiàn)出不同的特定形狀?!懊}沖整形”就是指對這些光的強度進行精細的調控。
如果把激光脈沖分割成幾十萬個片斷,每一個片斷都代表了組成該脈沖的光譜中各不相同的一小部分。這些片斷通常稱為“梳狀線帶”,因為將它們用圖形表示出來時,就好像一個個的梳子齒一樣。整個的脈沖列則稱為“飛秒光學頻率梳”。
在這項新的研究中,韋納及其小組成員對一個單脈沖“飛秒光學頻率梳”中的100條“梳狀線帶”進行了精確的“脈沖整形”,這在世界上還是首次。
通過精確控制激光脈沖的精細頻率結構,研究者希望制造更先進的、可以檢測和測量有害物質及污染物的光學傳感器,以及用于實驗室的超靈敏光譜儀;開發(fā)基于光學的通訊系統(tǒng),這種系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⑷萘繉⒋蟠笤黾?,同時帶寬將增加,傳輸質量也會更好。
但要完全實現(xiàn)這樣的目標,需要精確調控每個單脈沖中的10萬到100萬條“梳狀線帶”。韋納認為,盡管前面還會面臨巨大挑戰(zhàn),但目前取得的成果是一個具有重要意義的里程碑。
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