激光具有通過各種方法精確驅(qū)動、操縱、控制和檢測物質(zhì)的獨(dú)特能力。盡管激光經(jīng)常在幕后運(yùn)作，但它是革命性科技的支柱——包括作為2018年諾貝爾物理學(xué)獎基礎(chǔ)的研究進(jìn)展。
在11月4日至8日于波士頓舉行的光學(xué)學(xué)會(OSA)激光會議期間，將展示一種被稱為通用光調(diào)制器的新型激光架構(gòu)，這是一種有趣的檢測和控制物質(zhì)的新工具。它是由首席研究員塞爾吉奧卡巴喬和研究員劉威開發(fā)的，他們都是SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室和斯坦福大學(xué)的成員。
相干光，例如來自激光器的相干光，可以在電磁或強(qiáng)度分布中體現(xiàn)更復(fù)雜和更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)?！耙恍├邮菆A柱形矢量光束，或者可能類似于時尚的三維強(qiáng)度分布，如華夫餅干錐或光學(xué)過濾器，”卡巴霍說。
由于這些特點(diǎn)，通用光調(diào)制器有望開辟一個新的技術(shù)前沿。根據(jù)Carbajo的說法，很難使用工程或編程的能力來設(shè)計復(fù)雜的輕量級結(jié)構(gòu)，因?yàn)闆]有太多可靠的選項(xiàng)來生成該結(jié)構(gòu)。
“目前，這主要是由外部設(shè)備完成的，例如投影儀中常用的空間光調(diào)制器，但它們都有平均功率和峰值功率的限制，”Carbajo說?！斑@些設(shè)備很容易燒毀，無法接觸到需要大量電力的應(yīng)用?！?
卡巴喬團(tuán)隊的工作避開了這種功率限制，同時仍然保持了生成任意光學(xué)結(jié)構(gòu)的能力。它們將光束編程能力融入激光架構(gòu)本身。這是兩個世界之間最好的橋梁：功率縮放和輕量級結(jié)構(gòu)。
“我們的可編程光脈沖是由復(fù)合細(xì)光束組成的，”卡巴霍解釋說?！跋胂笠幌?，激光束由許多蜂窩狀的小光束組成，每個光束都是獨(dú)立控制的，盡管它們彼此一致。他們可以互相“交流”，了解對方的狀態(tài)和自己的狀態(tài)。當(dāng)所有子光束同步時，它們可以一起產(chǎn)生任何結(jié)構(gòu)。這里需要注意的是，這種結(jié)構(gòu)是由細(xì)光束的數(shù)量決定的?！?
這種可編程架構(gòu)在超短(飛秒及更短)系統(tǒng)中尤為重要，因?yàn)樗芗ぐl(fā)新的思維方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能促進(jìn)科技發(fā)展。潛在的新應(yīng)用包括光纖通信、微納加工和添加劑制造、光捕獲和超快質(zhì)子科學(xué)?！霸趲缀跛行枰吖β实墓庾訉W(xué)應(yīng)用中，它都可以改變游戲規(guī)則，”Carbajo說。
SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的研究人員對使用這些光源定制和操縱以光速傳播的電子束很感興趣。他說：“通過這樣做，我們可以產(chǎn)生新的電子和X射線源，這樣我們就可以打印出從光到電子或X射線的結(jié)構(gòu)?！耙虼?，這些可以成為先進(jìn)的科學(xué)儀器，因?yàn)殡娮邮蚗射線將繼承光子的結(jié)構(gòu)?！?
接下來，該小組希望探索幾個平行的努力?！暗谝粋€顯而易見的途徑是添加更多的小捆綁包，這是潛在應(yīng)用程序的子集所需要的，”Carbajo說?！安贿^，很多人不需要更多的束。在我們的示例中，我們有7個1-7單元，外加一個主驅(qū)動程序。第二個分支是將我們的系統(tǒng)升級到更高的功率，它還將實(shí)現(xiàn)第三條路線——利用非線性轉(zhuǎn)換級更好地將基本的飛秒小光束轉(zhuǎn)換成其他波長，這將產(chǎn)生具有多色或高光譜成分和自然自同步的結(jié)構(gòu)光。
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