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  • 如何制造超强超短激光脉冲?

    作者:老胡说科学 来源:百家号 时间:2018-12-18 17:42 阅读:4437 [投稿]
    穆卢和斯特里克兰所做的是开发一种方法来提高脉冲激光的强度和减少脉冲的持续时间。

    如果你想制造一个真正强烈的超短激光脉冲,你很快就会遇到一个问题,那就是任何一个放大器晶体只能承受这么多。当光的强度变大时,材料就会被损坏,这就限制了你使用这些激光器的能力。

    这个问题似乎是无法克服的,如果你认为脉冲只是在强度对时间的意义上,你观察强度与频率的关系,你就会发现,产生脉冲的各个频率本身都没有足够的强度来产生问题。所以,穆卢和斯特里克兰想出的窍门是把它们分离出来,所以放大器一次只需要处理几个频率。

    不管怎样,你最终得到的是一个更长的激光脉冲,其中高频光先到达,而低频光在一段时间后才散去。这被称为“啁啾脉冲”,因为鸟的啁啾具有相同的频率结构:开始时频率高,结束时频率低(反之亦然)。

    啁啾脉冲可以让你得到更长的持续时间,但更重要的是,它分散了强度,所以它总是低于放大器的损伤阈值。然后你可以安全地提高脉冲中每个频率的强度,这样就会得到一个更强但更长的脉冲。然后你就扭转鸣叫过程,使用一对衍射光栅,使高频的前缘略长路径旅行比低频的后缘,这样所有的频率同时到达,但是强度增加好多倍。


    小心地使用这种技术可以让你的飞秒脉冲的持续时间与疯狂的强度——10~25W/CM2左右。这些极其激烈的领域可以做各种各样的暴力和有趣的事情,打开了巨大的可能性。

    啁啾脉冲放大是一种非常聪明的技巧,用语言来说比在实验室里做要容易,所以穆卢和思特里克兰德能够使它工作,这令人印象深刻。在演示之后,很多人开始模仿和改进这项技术,这项技术在物理学甚至医学上都有应用。因此,他们理应获得诺贝尔奖。

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    文章点评

    hunterliu:好文章(2018-12-20)