国家引导阅读研究所(INRS)的研究人员发现了一种经济有效的方法来将激光光谱调谐到红外，这是许多激光应用中令人感兴趣的波段。他们的国家科学研究所(INRS)的研究人员发现了一种经济有效的方法来将激光光谱调谐到红外，这是许多激光应用中令人感兴趣的波段。他们与奥地利和俄罗斯的研究团队合作开发了这项创新，现在它已经成为专利申请的主题。他们的工作成果最近发表在光学学会(OSA)的旗舰杂志Optica上。
在这一研究领域，如果激光波长位于红外区，并且在红外区可以调节，许多激光应用具有决定性的优势。然而，目前的超快激光技术仍难以做到这一点，科学家需要探索各种非线性过程来改变发射波长。特别是，到目前为止，光参量放大器(OPA)是唯一公认的达到这个红外窗口的工具。虽然OPA系统提供了大范围的可调性，但它们很复杂，通常由多个级组成，并且非常昂贵。
Luca Razzari教授的团队与Roberto Morandotti教授合作，证明了大波长可调谐性也可以通过一个简单且便宜得多的系统实现：充满氮气的中空(毛细管)光纤。此外，这种方法可以容易地传输比输入激光更短的光脉冲，并且具有更高的空间质量。研究人员也受益于INRS在这一领域的专业知识，因为用于拉伸和固定这种纤维的特殊系统是通过几个初始周期推向市场的。
不对称光谱展宽
一般来说，中空纤维填充单原子气体(如氩气)以对称地拓宽激光的光谱，然后将其重新压缩成短得多的光脉冲。研究小组发现，通过使用氮气等分子气体，光谱加宽仍然是可能的，但出乎意料。
“光谱没有对称扩展，而是向能量较低的红外波长偏移，令人印象深刻。Razzari团队负责人Riccardo Piccoli博士解释说：“这种频率偏移是与气体分子旋转有关的非线性响应的结果，因此可以通过改变气体压力(即分子中的分子数量)来轻松控制”。
一旦光束在红外方向变宽，研究人员就会过滤输出光谱，只保留感兴趣的波段。通过这种方法，能量以比输入短三倍的脉冲传输到近红外光谱中(效率相当于OPA ),而不需要任何复杂的设备或额外的后脉冲压缩系统。
国际合作
为了完成这项研究，INRS的科学家与来自奥、俄的同事一起参加了会议。拉扎里说，“在一次会议上发现我们两个小组观察到的现象如此相似后，我们聚集了我们的专业知识。”
由安德留斯巴尔图斯卡曲风教授和保罗凯普吉尼博士领导的维也纳研究小组有一个补充国际研究战略的战略。他们还使用了一种充满氮气的中空纤维，但他们没有过滤光谱，而是通过使用一种可以调整加宽脉冲相位的镜子来及时压缩光谱。Carpeggiani博士说，“在这种情况下，红外线的整体运动没有那么极端，但最终的脉冲要短得多，强得多，非常适合阿秒和强场物理。”
由Aleksei Zheltikov教授领导的莫斯科研究小组致力于开发理论模型来解释这些光学现象。通过将这三种方法结合起来，研究人员不仅可以全面了解复杂的内部动力学，还可以利用氮气实现极高的红移，还可以在红外范围内实现有效的脉冲压缩。
国际团队认为，这种方法可以很好地满足激光和强场应用中对长波长超快光源日益增长的需求。首先，它是基于新兴激光技术的更便宜的工业可调谐系统。
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