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科学家推出最新的可调谐飞秒激光

如果想捕获活细胞内部的化学转化,还是通过在厚度仅为100纳米的层上打印路径来彻底改变微芯片的生产,波兰科学院的一组科学家创建的最新飞秒激光现在可以实现这些目标。如图所示研究团队所制造的激光器可以通过与调谐收音机类似的方式进行具有飞秒精度调谐。

有大量的激光光源,它们各有特点和不同的应用,例如观测恒星、治疗疾病、和进行表面微加工。研究人员说:“我们的目标是开发新的技术。” “我们处理产生超短光脉冲的光源。实际上是非常非常短的飞秒脉冲(10^-15秒,即一千万亿分之一秒)。这是例如细胞内化学反应所需要的范围要看到他们,我们必须在很短的时间内“拍照”,而且借助新的激光,我们可以做到这一点。“

“我们还可以使用我们的光源来精确地从各种表面去除材料,而不会破坏它们。” “例如,我们可以使用这种方法清洁蒙娜丽莎画像,而不会损坏漆层。我们只能去除约10纳米厚的灰尘和污垢,”

研究人员表示说:“但是,对于这种工作,我们的激光甚至太精确了。” “为此,您只需要纳秒级脉冲,即持续时间长一千倍的脉冲。但是,后者将无法例如在超薄材料中绘制精确计划深度的路径,例如去除喷在微芯片上的金。精确调整要去除的层的厚度,但是我们的激光可以做到这一点!它也可以在钢化玻璃或超薄硅板上打孔。在这种情况下,纳秒级激光会融化硅或“玻璃是因为它产生过多的热量。太多的能量集中在一个很小的区域。我们的玻璃工作平稳而平稳。”

如何取得这种效果?

研究人员解释说:“我们希望信号源满足两个条件:它应尽可能地不受机械干扰,并且必须是可移动的。” “我们不想创建一个巨大的固定结构。”

光纤激光器帮助了该团队。 “这种激光器基本上是一个封闭在一个环中的光纤。激光脉冲在其中运行,而不会受到机械干扰。可以在不影响脉冲稳定性的情况下触摸,移动,甚至摇动光纤。当然,如果光只像这样绕一圈,那就没用了,所以这种冲动的一部分会以有用的闪光的形式在环路的某个地方指向。”

研究得出这类脉冲激光器的另一个重要参数:脉冲出现在输出端的频率。在常规设计中,此频率取决于脉冲在其中传播的光纤环路的长度。它的实际长度是几十米。如果我们希望闪光灯经常出现怎么办?这可以通过减小脉冲传播通过的环的周长来实现。只是这种动作有其局限性。 “在这个激光器中,最小的环路每60纳秒发出一次脉冲,对于我们的期望而言,这仍然太慢了,”研究人员解释说。如何加快这个频率?团队的新发明在于一种系统,该系统允许复制基本频率,就像在吉他弦的基本频率上创建谐波频率一样。

使用所谓的谐波模式锁定,研究人员解释说。 “我们设计的创新之处在于,我们能够以一种可控的方式切换此重复频率,并仅选择一种可能的谐波,即我们所需要的特定谐波。我们可以通过旋转旋钮来增加脉冲的频率。

所获得的频率稳定并能够精确区分非常重要。如果选择一种谐波,那么所有其他谐波将被衰减。可以说正在产生纯净的声音,并消除了所有背景噪音。频率越高,定义越好。

该研究论文发表在《光波技术杂志》上。

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