如果想捕獲活細胞內(nei) 部的化學轉化，還是通過在厚度僅(jin) 為(wei) 100納米的層上打印路徑來徹底改變微芯片的生產(chan) ，波蘭(lan) 科學院的一組科學家創建的最新飛秒激光現在可以實現這些目標。如圖所示研究團隊所製造的激光器可以通過與(yu) 調諧收音機類似的方式進行具有飛秒精度調諧。

有大量的激光光源，它們(men) 各有特點和不同的應用，例如觀測恒星、治療疾病、和進行表麵微加工。研究人員說：“我們(men) 的目標是開發新的技術。” “我們(men) 處理產(chan) 生超短光脈衝(chong) 的光源。實際上是非常非常短的飛秒脈衝(chong) （10^-15秒，即一千萬(wan) 億(yi) 分之一秒）。這是例如細胞內(nei) 化學反應所需要的範圍要看到他們(men) ，我們(men) 必須在很短的時間內(nei) “拍照”，而且借助新的激光，我們(men) 可以做到這一點。“

“我們(men) 還可以使用我們(men) 的光源來精確地從(cong) 各種表麵去除材料，而不會(hui) 破壞它們(men) 。” “例如，我們(men) 可以使用這種方法清潔蒙娜麗(li) 莎畫像，而不會(hui) 損壞漆層。我們(men) 隻能去除約10納米厚的灰塵和汙垢，”

研究人員表示說：“但是，對於(yu) 這種工作，我們(men) 的激光甚至太精確了。” “為(wei) 此，您隻需要納秒級脈衝(chong) ，即持續時間長一千倍的脈衝(chong) 。但是，後者將無法例如在超薄材料中繪製精確計劃深度的路徑，例如去除噴在微芯片上的金。精確調整要去除的層的厚度，但是我們(men) 的激光可以做到這一點！它也可以在鋼化玻璃或超薄矽板上打孔。在這種情況下，納秒級激光會(hui) 融化矽或“玻璃是因為(wei) 它產(chan) 生過多的熱量。太多的能量集中在一個(ge) 很小的區域。我們(men) 的玻璃工作平穩而平穩。”

如何取得這種效果？

研究人員解釋說：“我們(men) 希望信號源滿足兩(liang) 個(ge) 條件：它應盡可能地不受機械幹擾，並且必須是可移動的。” “我們(men) 不想創建一個(ge) 巨大的固定結構。”

光纖激光器幫助了該團隊。 “這種激光器基本上是一個(ge) 封閉在一個(ge) 環中的光纖。激光脈衝(chong) 在其中運行，而不會(hui) 受到機械幹擾。可以在不影響脈衝(chong) 穩定性的情況下觸摸，移動，甚至搖動光纖。當然，如果光隻像這樣繞一圈，那就沒用了，所以這種衝(chong) 動的一部分會(hui) 以有用的閃光的形式在環路的某個(ge) 地方指向。”

研究得出這類脈衝(chong) 激光器的另一個(ge) 重要參數：脈衝(chong) 出現在輸出端的頻率。在常規設計中，此頻率取決(jue) 於(yu) 脈衝(chong) 在其中傳(chuan) 播的光纖環路的長度。它的實際長度是幾十米。如果我們(men) 希望閃光燈經常出現怎麽(me) 辦？這可以通過減小脈衝(chong) 傳(chuan) 播通過的環的周長來實現。隻是這種動作有其局限性。 “在這個(ge) 激光器中，最小的環路每60納秒發出一次脈衝(chong) ，對於(yu) 我們(men) 的期望而言，這仍然太慢了，”研究人員解釋說。如何加快這個(ge) 頻率？團隊的新發明在於(yu) 一種係統，該係統允許複製基本頻率，就像在吉他弦的基本頻率上創建諧波頻率一樣。

使用所謂的諧波模式鎖定，研究人員解釋說。 “我們(men) 設計的創新之處在於(yu) ，我們(men) 能夠以一種可控的方式切換此重複頻率，並僅(jin) 選擇一種可能的諧波，即我們(men) 所需要的特定諧波。我們(men) 可以通過旋轉旋鈕來增加脈衝(chong) 的頻率。

所獲得的頻率穩定並能夠精確區分非常重要。如果選擇一種諧波，那麽(me) 所有其他諧波將被衰減。可以說正在產(chan) 生純淨的聲音，並消除了所有背景噪音。頻率越高，定義(yi) 越好。

該研究論文發表在《光波技術雜誌》上。

參考：Mamyshev Oscillator With a Widely Tunable Repetition Rate, Journal of Lightwave Technology. DOI: 10.1109/JLT.2020.3031540