Los científicos demuestran ultravioleta intenso.

23 de agosto de 2023

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por Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun, CAS

Un láser blanco supercontinuo de banda ultraancha de alto brillo ha atraído cada vez más atención en física, química, biología, ciencia de materiales y otras disciplinas de la ciencia y la tecnología. En las últimas décadas, se han desarrollado muchos enfoques diferentes para la generación de láser blanco supercontinuo.

La mayoría de ellos utilizan varios efectos no lineales de tercer orden (3rd-NL), como la modulación de fase propia (SPM), que se produce dentro de fibras de cristal fotónico microestructuradas o placas homogéneas, o fibras de núcleo hueco llenas de gases nobles. Sin embargo, la calidad de estas fuentes supercontinuas ha estado sujeta a algunas limitaciones, como una energía de pulso pequeña a nivel de nanojulios y la necesidad de una ingeniería de dispersión complicada.

Otro medio más potente para ampliar el rango espectral del láser son varios efectos no lineales de segundo orden (2nd-NL) a través de la prometedora ruta del esquema de coincidencia de casi fases (QPM). Sin embargo, estos esquemas puramente 2.º NL todavía son deficientes en el rendimiento del escalado espectral y de potencia debido al ancho de banda estrecho de la bomba, el ancho de banda de trabajo QPM limitado y la eficiencia de conversión de energía degradada en armónicos de orden superior.

Hablando francamente, se ha convertido en un gran desafío resolver estas malas limitaciones existentes en los regímenes 2.º y 3.º NL y aprovechar lo mejor de ambos mundos para producir un láser supercontinuo de espectro completo con cobertura espectral desde el rango UV hasta el IR medio. .

En un nuevo artículo publicado en Light: Science & Applications, un equipo de científicos, dirigido por el profesor Zhi-Yuan Li de la Facultad de Física y Optoelectrónica de la Universidad Tecnológica del Sur de China, China y sus compañeros de trabajo, han demostrado una intensa onda de cuatro octavas. que abarca una fuente láser de espectro completo ultravioleta-visible-infrarrojo (UV-Vis-IR) (300 nm a 5000 nm a -25 dB desde el pico) con una energía de 0,54 mJ por pulso proveniente de una arquitectura en cascada de huecos llenos de gas -Fibra de núcleo (HCF), una placa de cristal de niobato de litio (LN) desnuda y un cristal de niobato de litio de polos periódicos (CPPLN) especialmente diseñado, que se bombea mediante un pulso de bomba de infrarrojo medio de 3,9 mm y 3,3 mJ.

Bajo la bomba de un láser de pulso de femtosegundo de IR medio de 3,3 mJ y 3,9 μm, el sistema HCF-LN puede generar un intenso pulso de láser de IR medio con ancho de banda de una octava para servir como entrada de bomba FW secundaria al CPPLN, mientras que el CPPLN soporta Procesos HHG de banda ancha de alta eficiencia para expandir aún más el ancho de banda espectral en UV-Vis-NIR. Obviamente, esta arquitectura en cascada satisface creativamente las dos condiciones previas para generar un láser blanco de espectro completo: la Condición 1, un intenso láser de femtosegundo con bombeo de una octava, y la Condición 2, un cristal no lineal con un ancho de banda de conversión ascendente de frecuencia extremadamente grande. Además, el sistema implica una acción sinérgica considerable de los efectos 2.º y 3.º NL.

Tal mecanismo de sinergia que desarrollaron brinda un poder superior para construir una expansión superior del espectro supercontinuo UV-Vis-IR general y llenar los espacios espectrales entre varios HHG, superando con creces los logrados por la acción única del 2.° NL o del 3.° -Efectos NL que fueron adoptados en trabajos anteriores.

Como resultado, un módulo óptico HCF-LN-CPPLN en cascada de este tipo ha permitido el acceso a un nivel previamente inaccesible de una intensa salida láser de espectro completo, no sólo con un ancho de banda extremadamente grande (que abarca 4 octavas), sino también con una alta planitud espectral. perfil (de 300 a 5000 nm con una planitud mejor que 25 dB) y energía de pulso grande (0,54 mJ por pulso).

"Creemos que nuestro plan para crear una intensa fuente de láser de femtosegundo de espectro completo UV-Vis-IR de cuatro octavas aprovechando la acción sinérgica de los efectos HHG de 2.º NL y SPM de 3.º NL representa un gran paso para la construcción de Fuente de láser blanco supercontinuo con mayor ancho de banda, mayor energía, mayor brillo espectral y perfil espectral más plano. Un láser de femtosegundo de espectro completo tan intenso proporcionaría una herramienta revolucionaria para la espectroscopia óptica y encontraría aplicaciones potenciales en física, química, biología y ciencia de materiales. , tecnología de la información, procesamiento industrial y vigilancia del medio ambiente", afirman los científicos.

Más información: Lihong Hong et al, Láser intenso de espectro completo ultravioleta, visible e infrarrojo, Luz: ciencia y aplicaciones (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01256-6

Información de la revista:Luz: ciencia y aplicaciones

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