Recientemente, un equipo de investigación del Laboratorio Estatal Clave de Física Láser de Campo Intenso, del Instituto de Óptica y Maquinaria de Precisión de Shanghai (SIPM), de la Academia China de Ciencias (CAS), ha propuesto un método para mejorar significativamente la estabilidad de puntería de los femtosegundos de alta frecuencia. fuente de luz blanca de filamento y supercontinuo (SC), y suprimió de manera efectiva la intensidad y la fluctuación de la orientación del haz en la generación de láser de luz blanca supercontinuo inducida por filamento de aire, para abordar el cuello de botella de la filamentación de gas del láser de femtosegundo de alta frecuencia. Los resultados se publican en el artículo titulado "Generación de luz supercontinua intensa y estable a 1 kHz mediante filamentación con láser de femtosegundo asistida por campo eléctrico en el aire". "Los resultados se publicaron en Light: Science & Applications.
Los láseres supercontinuos que cubren la banda de longitud de onda visible se denominan "láseres de luz blanca" debido a su ancho espectral ultra amplio y su buena coherencia. Se utiliza ampliamente en imágenes biomédicas, espectroscopia de huellas dactilares moleculares, tomografía de coherencia óptica, generación de pulsos ultrarrápidos sintonizables, compresión de pulsos de femtosegundos y otras aplicaciones. Los láseres de luz blanca se generan normalmente a partir de materiales sólidos o fibras de cristal fotónico, fibras huecas, etc. La filamentoción de gas láser de pulsaciones cortas proporciona la base para la generación del rayo láser. La filamentosión de gas láser de pulso corto proporciona una ruta sin daños al material para la generación de láser de luz blanca, pero la fluctuación de puntería causada por la acumulación de pulsos limita las aplicaciones a altas frecuencias. Limitado por el umbral de daño de los materiales sólidos o afectado por el problema de la auto-jitter en el gas, es difícil obtener una transmisión estable de fuentes láser de luz blanca de alta frecuencia y alta energía, y también es un problema internacional urgente en el Campo de la generación de fuentes de luz supercontinuas y sus aplicaciones.
Fig. 1 (a) (b) Diagrama esquemático de la configuración experimental. (c) (d) Imágenes en color verdadero del campo eléctrico de CC de alto voltaje cargado y descargado en el filamento de luz y la corona inducida por el filamento de luz. (e) (f) Puntos de luz delanteros correspondientes.
En este estudio, los investigadores utilizaron un láser de femtosegundo de alta frecuencia para generar una fuente de luz blanca supercontinua de gran energía formando un filamento en el aire y cargaron el filamento de manera innovadora con un campo eléctrico externo de CC de alto voltaje, lo que resolvió el problema de Jitter inducido térmicamente del filamento en la raíz, basado en el principio de inhibir la composición del plasma mediante el campo eléctrico externo y prolongar su vida útil para reducir la deposición de calor debido a la composición del plasma en el momento del siguiente pulso láser, reduciendo así con éxito la difusión térmica causada por la difusión térmica del filamento, y reduciendo así con éxito la difusión térmica causada por la difusión térmica del filamento. De esta manera, se reduce con éxito la intensidad de la perturbación del flujo de aire causada por la difusión térmica. Además, la descarga de corona inducida por el filamento ligero generada por el viento iónico estable también puede superar eficazmente el flujo de aire autoturbulento del filamento ligero. Los resultados experimentales muestran que bajo la acción del campo eléctrico externo de la luz de alta frecuencia (1 kHz). La estabilidad de la orientación espacial del filamento y de la luz blanca súper continua hacia adelante se puede mejorar al menos dos veces y, al mismo tiempo, la estabilidad de la intensidad espectral de la luz láser blanca se ha mejorado significativamente. Los investigadores utilizan femtosegundos de 1 kHz / 6,54 mJ. pulso láser en el Usando pulsos de láser de femtosegundo de 1 kHz/6,54 mJ en aire, los investigadores obtuvieron con éxito una fuente de luz blanca de espectro supercontinuo estabilizada de 3,55 mJ. Este trabajo resuelve eficazmente el problema internacional de la puntería y la fluctuación de intensidad de la filamentación de gas láser de femtosegundo de alta frecuencia, que no solo abre el camino para generar una fuente de luz blanca supercontinua de alta frecuencia, estable y de gran energía en el aire, sino que también expande nuevas oportunidades para otras aplicaciones como fuentes de radiación secundaria, imágenes y microprocesamiento de materiales basado en filamentos de alta frecuencia.
SIPM ha logrado avances significativos en la generación de un láser de luz blanca estable y de alta energía en el aire.
Fig. 2 (a) Desviación estándar del láser de luz blanca del espectro supercontinuo directo y el ángulo de puntería del filamento (SDEV) a 1 kHz en función del alto voltaje aplicado. (b) Ángulo de dispersión SDEV de la luz SC directa (b) y el filamento (c) a diferentes velocidades de repetición del láser. (d) Variación del campo eléctrico efectivo aplicado al filamento en función del alto voltaje cargado.
Fig. 3 (a) Comparación de los espectros de luz blanca del espectro supercontinuo directo con (FIL + 55 kV) y sin (FIL) alto voltaje de CC externo, con el espectro láser inicial del sin filamento (noFIL) como referencia. (b) Relación señal-ruido (1 kHz) de la intensidad del espectro supercontinuo a diferentes altos voltajes aplicados. (c) Energía del láser de luz blanca del espectro supercontinuo en función de la energía del láser de bombeo (la distancia focal de la lente de enfoque es 1 m).
