2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)由羅切斯特大學(xué)的研究人員分享，他們開創(chuàng)了一種技術(shù)來創(chuàng)造超短但能量極高的激光脈沖。

現(xiàn)在，該大學(xué)光學(xué)研究所的研究人員以一種即使在質(zhì)量相對(duì)較低、價(jià)格低廉的設(shè)備上也能發(fā)揮作用的方式，產(chǎn)生了那些同樣的高功率脈沖，即所謂的啁啾脈沖。這項(xiàng)新工作可能為以下方面鋪平道路：

□ 更好的大容量電信系統(tǒng)；

□ 改進(jìn)用于尋找系外行星的天體物理學(xué)校準(zhǔn)方法；

□ 更精確的原子鐘；

□ 測(cè)量大氣中化學(xué)污染物的精確裝置。

在《Optica》的一篇論文中，研究人員首次展示了通過在Kerr諧振器中使用光譜過濾器創(chuàng)造的高啁啾脈沖，這是一種無需放大的簡(jiǎn)單光腔。這些腔體激起了研究人員的廣泛興趣，因?yàn)樗鼈兛梢灾С?nbsp;"大量復(fù)雜的行為，包括有用的寬頻光爆"，共同作者、光學(xué)助理教授威廉·雷寧格（William Renninger）說。

通過添加光譜過濾器，研究人員可以通過分離光束的顏色來擴(kuò)大其波面，操縱諧振器中的激光脈沖， 這種新方法是是非常有利的，因?yàn)?nbsp;"當(dāng)拓寬脈沖時(shí)同時(shí)正在減少脈沖的峰值，這意味著可以在它達(dá)到導(dǎo)致問題的高峰值功率之前將更多的整體能量投入其中，"研究人員雷寧格說。

這項(xiàng)新工作與諾貝爾獎(jiǎng)得主Donna Strickland博士和Gerard Mourou使用的方法有關(guān)，他們?cè)诖髮W(xué)的激光能量學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究時(shí)開創(chuàng)了啁啾脈沖放大法，幫助迎來了激光技術(shù)使用方面的革命。

新技術(shù)利用了光在通過光學(xué)腔體時(shí)的分散方式，大多數(shù)先前的光腔需要罕見的"異常"分散，這意味著藍(lán)光比紅光走得更快。然而，啁啾脈沖生活在"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(chǎn)生脈沖的腔體的數(shù)量。

先前的腔體也被設(shè)計(jì)成具有不到1%的損耗，而啁啾脈沖盡管有非常高的能量損耗，卻能在腔體中存活。"我們展示的啁啾脈沖即使有超過90%的能量損失也能保持穩(wěn)定，這確實(shí)挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的智慧，"Renninger說。"通過一個(gè)簡(jiǎn)單的光譜過濾器，我們現(xiàn)在利用損耗在有損和正常色散系統(tǒng)中產(chǎn)生脈沖。因此，除了改善能源性能之外，它真的開辟了可以使用的系統(tǒng)種類。"

這一科研項(xiàng)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(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)任和前任研究生研究助理，以及該實(shí)驗(yàn)室的前任博士后維克多·巴克爾（Victor Bucklew）。

雷寧格說：“我們對(duì)這篇論文感到非常自豪，因?yàn)檫@經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過程！”

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