Gần đây, một nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm trọng điểm Nhà nước về Vật lý Laser trường cường độ cao, Viện Quang học và Máy chính xác Thượng Hải (SIPM), Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS), đã đề xuất một phương pháp cải thiện đáng kể độ ổn định trỏ của femto giây tần số cao. nguồn ánh sáng trắng dây tóc và siêu liên tục (SC), đồng thời triệt tiêu hiệu quả cường độ và jitter hướng chùm tia trong quá trình tạo ra tia laser ánh sáng trắng siêu liên tục do dây tóc tạo ra trong không khí, để giải quyết nút thắt cổ chai của dây tóc khí laser femtosecond tần số cao. Kết quả được công bố trong bài báo có tựa đề "Sự tạo ra ánh sáng siêu liên tục cường độ cao, ổn định ở tần số 1kHz bằng dây tóc laser femto giây được hỗ trợ bởi điện trường trong không khí". "Kết quả được công bố trên tạp chí Ánh sáng: Khoa học & Ứng dụng.
Laser siêu liên tục bao phủ dải bước sóng khả kiến được gọi là "laser ánh sáng trắng" vì độ rộng phổ cực rộng và độ kết hợp tốt của chúng. Nó được sử dụng rộng rãi trong hình ảnh y sinh, quang phổ vân tay phân tử, chụp cắt lớp kết hợp quang học, tạo xung cực nhanh có thể điều chỉnh, nén xung femtosecond và các ứng dụng khác. Laser ánh sáng trắng thường được tạo ra từ vật liệu rắn hoặc sợi tinh thể quang tử, sợi rỗng, v.v. Dây tóc khí laser xung ngắn cung cấp cơ sở cho việc tạo ra chùm tia laser. Dây tóc khí laser xung ngắn cung cấp một lộ trình không gây hư hại vật liệu để tạo ra tia laser ánh sáng trắng, nhưng hiện tượng jitter điểm gây ra bởi sự tích tụ xung sẽ hạn chế các ứng dụng ở tần số tái cao. Bị giới hạn bởi ngưỡng hư hỏng của vật liệu rắn hoặc bị ảnh hưởng bởi vấn đề tự dao động trong khí, rất khó để có được sự truyền ổn định của các nguồn laser ánh sáng trắng tần số cao, năng lượng cao và đây cũng là một vấn đề quốc tế cấp bách trong thế giới. lĩnh vực tạo nguồn sáng siêu liên tục và các ứng dụng của nó.
Hình 1 (a) (b) Sơ đồ bố trí thí nghiệm. (c) (d) Hình ảnh màu thật của điện trường cao áp DC không tải và có tải trong dây tóc nhẹ và quầng sáng do dây tóc cảm ứng. (e) (f) Các đốm sáng tương ứng phía trước.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng tia laser femto giây tần số cao để tạo ra nguồn ánh sáng trắng siêu liên tục năng lượng lớn bằng cách hình thành dây tóc trong không khí và nạp dây tóc một cách cải tiến bằng điện trường DC điện áp cao bên ngoài, giải quyết được vấn đề hiện tượng jitter do nhiệt gây ra của dây tóc ở gốc, dựa trên nguyên lý ức chế sự kết hợp plasma bằng điện trường bên ngoài và kéo dài tuổi thọ của dây tóc để giảm sự lắng đọng nhiệt do sự kết hợp plasma tại thời điểm phát xung laser tiếp theo, nhờ đó giảm thành công sự khuếch tán nhiệt gây ra bởi sự khuếch tán nhiệt của dây tóc, và do đó làm giảm thành công sự khuếch tán nhiệt do sự khuếch tán nhiệt của dây tóc. Bằng cách này, cường độ nhiễu loạn luồng không khí do khuếch tán nhiệt được giảm thành công. Ngoài ra, sự phóng điện hào quang do dây tóc tạo ra bởi gió ion ổn định cũng có thể khắc phục hiệu quả luồng không khí tự rối loạn của dây tóc nhẹ, kết quả thực nghiệm cho thấy dưới tác động của điện trường bên ngoài của ánh sáng tần số cao (1 kHz) Độ ổn định hướng không gian của ánh sáng trắng siêu liên tục dây tóc và chuyển tiếp có thể được cải thiện ít nhất hai lần, đồng thời, độ ổn định cường độ quang phổ của ánh sáng laser trắng đã được cải thiện đáng kể, các nhà nghiên cứu sử dụng 1 kHz / 6,54 mJ femtosecond Sử dụng xung laser femto giây 1 kHz/6,54 mJ trong không khí, các nhà nghiên cứu đã thu được thành công nguồn ánh sáng trắng phổ siêu liên tục ổn định 3,55 mJ. Công trình này giải quyết một cách hiệu quả vấn đề quốc tế về sự dao động định hướng và cường độ của dây tóc khí laser femto giây tần số cao, điều này không chỉ mở đường cho việc tạo ra nguồn ánh sáng trắng siêu liên tục tần số cao, ổn định và năng lượng lớn trong không khí mà còn mở rộng cơ hội mới cho các ứng dụng khác như nguồn bức xạ thứ cấp, hình ảnh và vi xử lý vật liệu dựa trên dây tóc tần số cao.
SIPM đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc tạo ra tia laser ánh sáng trắng năng lượng cao và ổn định trong không khí.
Hình 2 (a) Độ lệch chuẩn của tia laser ánh sáng trắng phổ siêu liên tục phía trước và góc hướng dây tóc (SDEV) ở 1 kHz như là một hàm của điện áp cao áp dụng. (b) Góc tán xạ SDEV của ánh sáng SC chuyển tiếp (b) và dây tóc (c) ở các tốc độ lặp lại tia laser khác nhau. (d) Sự biến đổi của điện trường hiệu dụng tác dụng lên dây tóc như là một hàm của điện áp cao được nạp.
Hình 3 (a) So sánh quang phổ ánh sáng trắng phổ siêu liên tục thuận với (FIL + 55 kV) và không có (FIL) điện áp cao DC bên ngoài, với phổ laser ban đầu của quang phổ không dây (noFIL) làm tham chiếu. ( b ) Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm (1 kHz) của cường độ phổ siêu liên tục ở các điện áp cao áp dụng khác nhau. (c) Năng lượng laser ánh sáng trắng phổ siêu liên tục là hàm của năng lượng laser bơm (tiêu cự của thấu kính hội tụ là 1 m).
