研究科學家Tong Zhou（左）和Siyun Chen在ATAP的光纖激光器實驗室研究多個(ge) 光纖激光器的光譜組合。

據《fun88网页下载》了解，最近的《Optics Express》發布了一篇來自加利福尼亞(ya) 伯克利實驗室加速器技術與(yu) 應用物理部門（ATAP）的論文，論文稱該部門的一組研究人員開發了一種新技術，可以將不同波長的光纖激光器組合在一起，產(chan) 生超短激光脈衝(chong) 。該團隊表示，這項研究或可推動激光等離子體(ti) 加速器（LPA）的發展，還可能推動高能物理的前沿，並在材料科學、聚變研究和許多其他領域獲得新發現。

LPA使用穿過等離子體(ti) 的強超快激光脈衝(chong) 來加速帶電粒子，其速度是當前技術的一千倍。與(yu) 傳(chuan) 統加速器相比，這些設備的結構更緊湊，功能更強大，建造和運行成本更低。

目前，大多數LPA使用的激光脈衝(chong) 重複頻率僅(jin) 為(wei) 幾赫茲(zi) ；然而，ATAP的研究人員Siyun Chen表示，要想充分發揮LPA的潛力，需要能夠產(chan) 生重複率在千赫茲(zi) 或更高的超短、高能激光脈衝(chong) 的大功率激光係統。

她補充道，這些限製對產(chan) 生這種脈衝(chong) 的激光係統提出了苛刻的要求。因此，研究人員將目光轉向了光纖激光器，她解釋說，光纖激光器是 “迄今為(wei) 止已證明的最高效的高功率激光技術，而且還具有廣泛的工業(ye) 發展前景，可以在我們(men) 的工作中加以利用”。

雖然光纖激光器產(chan) 生的脈衝(chong) 能量和功率可以通過在空間和時間上組合多個(ge) 脈衝(chong) 來放大，但這些脈衝(chong) 目前僅(jin) 限於(yu) 100飛秒左右，不夠短，無法驅動LPA。

領導這項新技術開發的ATAP研究科學家Tong Zhou解釋說：“雖然光纖激光器係統具有最高的壁插效率（電光功率效率），但在這些係統中放大的超短激光脈衝(chong) 頻譜卻很窄。”

壓縮後的自相關(guan) 測量軌跡（組合脈衝(chong) 和每個(ge) 通道的脈衝(chong) ）以及組合頻譜的變換限製脈衝(chong) 的自相關(guan) 計算軌跡。

“這種增益收窄是激光脈衝(chong) 以這種方式放大時產(chan) 生的基本效應；脈衝(chong) 光譜越窄，持續時間就越長。因此，高功率光纖激光器要產(chan) 生短於(yu) 約100飛秒的脈衝(chong) 非常具有挑戰性”。

然而，通過對在相鄰波長範圍內(nei) 工作的多個(ge) 激光脈衝(chong) 進行光譜組合，該團隊實現了超寬組合光譜，能夠支持數十飛秒的超短脈衝(chong) 。

為(wei) 了增加帶寬並產(chan) 生數十飛秒長的脈衝(chong) ，研究人員首先使用了一個(ge) 鎖模振蕩器和摻鐿光纖放大器，以 100 MHz 的重複頻率產(chan) 生120飛秒的脈衝(chong) 。這些脈衝(chong) 被送入光子晶體(ti) 光纖，其光譜從(cong) 27納米擴大到90納米。

Siyun Chen說："這種超寬帶光譜組合與(yu) 合成脈衝(chong) 整形產(chan) 生的脈衝(chong) 持續時間隻有42飛秒，大大短於(yu) 三個(ge) 光纖通道各自產(chan) 生的脈衝(chong) 。“我們(men) 相信，這是迄今為(wei) 止光譜組合鐿光纖激光係統實現的最短脈衝(chong) 持續時間。”

Tong Zhou說：“雖然這項工作展示了迄今為(wei) 止能量較低的超快脈衝(chong) ，但它展示了超寬帶光譜組合和相幹光譜合成脈衝(chong) 整形的關(guan) 鍵原理，並為(wei) 使用光纖激光器驅動 LPA 提供了前進的道路。”

該團隊計劃增加更多的放大級，並實施能夠在空間、時間和光譜上組合光纖激光器的多維技術，以產(chan) 生高能量的數十飛秒激光脈衝(chong) 。