Использование воды в качестве нелинейной среды для широкополосного белого лазера
На сегодняшний день ученые добились значительного прогресса в разработке сверхширокополосных лазерных источников, охватывающих широкий спектр излучения: от ультрафиолетового (УФ) до дальнего инфракрасного (ИК). Подобные лазеры используются в различных областях, например, в фемтохимии, телекоммуникации, лазерной спектроскопии, зондировании и др.
Однако, при разработке ученые сталкиваются с различными затруднениями, в частности при выборе нелинейных сред. Часто используемые твердые материалы, несмотря на их эффективность, подвержены оптическим повреждениям при воздействии на них излучения высокой мощности. В отличие от них, газы устойчивы к подобным повреждениям, однако, обладают низкой эффективностью и их использование сопряжено с техническими сложностями.
Группа ученых из Южно-китайского технологического университета решила использовать в качестве нелинейной среды воду, так как она является доступной и невосприимчивой к оптическим повреждениям даже под воздействием мощного лазерного излучения (около 4 МДж). Благодаря вызванному водой спектральному расширению, включающему усиленную фазовую самомодуляцию и вынужденное комбинационное рассеивание, получился суперконтинуумный белый лазер с полосой пропускания шириной 435 нм, охватывающую диапазон от 413 нм до 907 нм.
Далее, ученые объединили воду с кристаллом периодически поляризованного ниобата лития (CPPLN), благодаря чему частотный спектр суперконтинуумного белого лазера был расширен и выровнен.
По словам профессора Чжи-Юань Ли, модуль вода-CPPLN обеспечивает стабильный и недорогой путь для реализации белого лазера высокой мощности, ровного спектра и обладающего сверхширокой полосой пропускания.
Результаты объединения воды с CPPLN являются многообещающими. Полученный сверхширокополосный суперконтинуумный лазер, обладающий энергией импульса 0,6 МДж и полосой пропускания 10 дБ, охватывающий диапазон 413-907 нм, обладает потенциалом для сверхбыстрой спектроскопии и гиперспектральной визуализации.
«Он обеспечивает высокое разрешение для физических, химических и биологических процессов в широких спектральных диапазонах с высоким соотношением сигнал/шум», - говорит профессор Ли. – «Это открывает эффективный путь к созданию долговечного, высокостабильного и недорогого белого лазера с большой энергией импульса и сверхширокой полосой пропускания, тем самым создавая новые возможности для научных исследований».