超快測量技術揭露激光從混亂到相干性的演變過程

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作者 | 胡琪

出品 | OFweek

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據悉，最近一篇由坦佩雷理工大學（TUT蘭）光子學研究人員共同撰寫、在Nature Photonics(自然光子學)上發表的研究論文，揭示了激光脈衝如何從雜訊中憑空出現、在穩定運行之前處於複雜的分散和振蕩狀態等。

能發射超短脈衝光的激光器是通信和工業加工等技術的關鍵組成部分，並且是獲得諾貝爾物理學獎的基礎研究的核心。雖然最初於20世紀60年代發明，但激光器能產生如此明亮光的確切機制仍然難以捉摸。

TUT光子實驗室負責該研究的Goery Genty教授表示：「理解這些激光器的難度之所以如此之大，是因為它們產生的脈衝通常持續皮秒或更短時間；在激光器穩定之前，有數百個這樣的短脈衝的複雜累積動態，這超出了當前光學測量技術的能力。」

這項研究由法國FEMTO-ST研究所和TUT的光子實驗室合作完成。正是這種對亞皮秒解析度下的激光時間強度以及亞納米解析度下光譜的實時測量，推動了這種新穎發現的特殊科學進展。通過同時記錄這些時間和頻譜特性，先進的計算演算法可以檢索出底層電磁場的完整特性。

除了為關於脈衝激光器如何操作提供新的見解之外，該研究結果還具有重要的跨學科應用。弗朗什-孔泰大學帶領此次研究的John. M. Dudley教授表示：「這些結果提供了一個非常方便的、被稱為『耗散孤子系統』的實驗室案例，它是非線性科學的一個中心概念，也與生物學、醫學甚至社會科學等其他領域的研究有關。」

在重建電磁場的演變過程中，該研究團隊觀察到雜訊中出現的耗散孤子結構之間的各種相互作用情景。

Genty教授表示：「我們實施的方法可以在低輸入功率和高速下運行，研究結果為以碰撞、合併或分散等形式出現的耗散孤子之間以前看不見的相互作用提供了一個全新的途徑。」

研究人員認為，此次研究結果將改進超快脈衝激光器的設計和性能。

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