Geração de luz supercontínua intensa e estável a partir de filamentação de laser de femtosegundo de 1kHz no ar
Esquema de configurações experimentais. (a):Geração e caracterização de luz SC estável de alta energia no ar com taxa de repetição de kHz. (b):Medição de jitter do filamento. Imagens em cores reais de filamento de laser no ar com alta tensão desligada (c) e ligada (d). Os padrões de feixe direto de campo distante correspondentes em uma tela branca em cores reais:(e) alta tensão desligada e (f) alta tensão ligada. Crédito:Light:Ciência e Aplicações (2024). DOI:10.1038/s41377-023-01364-3 A luz branca supercontínua (SC) (o espectro que se estende do ultravioleta próximo ao comprimento de onda infravermelho) avançou na espectroscopia de laser ultrarrápida na ciência da matéria condensada, biologia, física e química. Em comparação com as fibras de cristal fotônico e materiais a granel freqüentemente usados, a filamentação do laser de femtosegundo em gases é imune a danos para a geração de SC.
No entanto, a escala de tempo de milissegundos de difusão térmica em um filamento de ar leva à redução da densidade do ar na chegada do próximo pulso de laser para um laser de repetição de kHz. O efeito de autoação térmica resulta em direcionamento significativo do feixe e oscilações de intensidade do filamento do laser, o que leva a um desafio para aplicações que utilizam filamento de kHz e sua fonte de luz SC.
Em um novo artigo publicado na Light Science &Application , uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Tie-Jun Wang do Laboratório Estadual de Física de Laser de Alto Campo, Instituto de Óptica e Mecânica Fina de Xangai, Academia Chinesa de Ciências, China e colegas de trabalho demonstraram um método simples para melhorar tanto o direcionamento do feixe e estabilidades de intensidade da luz SC induzida pelo filamento de ar.
Isto foi conseguido simplesmente aplicando um campo elétrico DC externo no canal de plasma do filamento. Com o campo elétrico externo, a recombinação do plasma é significativamente suprimida, resultando em menos deposição térmica na zona do filamento, juntamente com a instabilidade térmica do filamento sobrecarregado, gerando vento iônico a partir do eletrodo.
(a) SDEVs do laser SC direto e ângulos de filamento apontando a 1 kHz em função da alta tensão aplicada. SDEVs dos ângulos de dispersão da luz SC direta (b) e filamento (c) sob diferentes taxas de repetição do laser. As linhas sólidas em (c) servem para guiar os olhos. (A distância entre a ponta do eletrodo e o filamento foi de 1 mm) (d) Resultado simulado do campo elétrico efetivo aplicado no filamento à medida que a tensão aumenta. Crédito:Light:Ciência e Aplicações (2024). DOI:10.1038/s41377-023-01364-3
(a) Espectros de luz branca típicos após filamentação com (FIL+55 kV) e sem (FIL) campo elétrico DC externo junto com o espectro de laser inicial (sem FIL) para comparação. Cada distribuição espectral foi normalizada em seu máximo. (b) A SNR das intensidades espectrais SC quando o laser trabalhava a 1 kHz sob diferentes polaridades (positiva e negativa) do campo elétrico DC. (c) A energia do laser SC obtida em função da energia do laser da bomba sob condição de focagem de 1m. Crédito:Light:Ciência e Aplicações (2024). DOI:10.1038/s41377-023-01364-3
Foi relatado que as oscilações do feixe de luz SC induzida pelo filamento de ar de 1 kHz foram suprimidas em mais de duas vezes. A relação sinal-ruído da luz SC também foi significativamente melhorada. Os cientistas geraram com sucesso uma fonte de luz branca supercontínua estável de alta intensidade e alta repetição no ar.
Isto é de grande importância para a aplicação de luz branca supercontínua e também é muito importante e útil para outras fontes secundárias baseadas em filamentos, como geração de terceiro harmônico, THz, laser de ar e imagens baseadas em filamentos e microusinagem de materiais condensados.
Mais informações: Yaoxiang Liu et al, Geração de luz supercontínua intensa e estável a 1 kHz por filamentação de laser de femtosegundo assistida por campo elétrico no ar, Luz:Ciência e Aplicações (2024). DOI:10.1038/s41377-023-01364-3 Fornecido por TranSpread
