高度啁啾的激光脈衝違背了“傳統的智慧”

羅切斯特大學的研究人員描述了通過在克爾諧振器中使用光譜過濾器創造的第一個高啁啾脈衝。2018年諾貝爾物理學獎由羅切斯特大學的研究人員分享，他們開創了一種技術來創造超短但能量極高的激光脈衝。現在，該大學光學研究所的研究人員以一種即使在質量相對較低、價格低廉的設備上也能發揮作用的方式，產生了那些同樣的高功率脈衝，即所謂的啁啾脈衝。

這項新工作可能為以下方面鋪平道路：

更好的高容量電信系統

改進用於尋找系外行星的天體物理學校準方法

更加精確的原子鐘

測量大氣中化學污染物的精確設備

在《Optica》雜誌的一篇論文中，研究人員首次展示了通過在克爾諧振器中使用光譜過濾器創造的高啁啾脈衝，這是一種無需放大的簡單光腔。這些腔體激起了研究人員的廣泛興趣，因為它們可以支持 “大量複雜的行為，包括有用的寬頻光爆”，共同作者、光學助理教授威廉·雷寧格説。

通過添加光譜過濾器，研究人員可以操縱諧振器中的激光脈衝，通過分離光束的顏色來擴大其波面。

這種新方法是是非常有利的，因為 “當拓寬脈衝時同時正在減少脈衝的峯值，這意味着可以在它達到導致問題的高峯值功率之前將更多的整體能量投入其中，“研究人員Renninger説。

這項新工作與諾貝爾獎得主Donna Strickland博士和Gerard Mourou使用的方法有關，他們在大學的激光能量學實驗室進行研究時開創了啁啾脈衝放大法，幫助迎來了激光技術使用方面的革命。

新技術利用了光在通過光學腔體時的分散方式，大多數先前的光腔需要罕見的"異常"分散，這意味着藍光比紅光走得更快。然而，啁啾脈衝生活在"正常"色散腔中，其中紅光傳播得更快，這種常見的情況將大大增加能夠產生脈衝的腔體的數量。

先前的腔體也被設計成具有不到1%的損耗，而啁啾脈衝儘管有非常高的能量損耗，卻能在腔體中存活。“我們展示的啁啾脈衝即使有超過90%的能量損失也能保持穩定，這確實挑戰了傳統的智慧，“Renninger説。“通過一個簡單的光譜過濾器，我們現在利用損耗在有損和正常色散系統中產生脈衝。因此，除了改善能源性能之外，它真的開闢了可以使用的系統種類。”

這一科研項目的其他合作者包括主要作者Christopher Spiess、Qiang Yang和Xue Dong，他們都是Renninger實驗室的現任和前任研究生研究助理，以及該實驗室的前任博士後Victor Bucklew。