新超快測量技術顯示了激光如何從混亂中開始

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】發射超短波脈衝的激光器是技術的關鍵組成部分，包括通信和工業處理，是獲得諾貝爾獎的物理學基礎研究的核心。雖然最早是在20世紀60年代發明的，但是激光產生如此明亮的光的確切機制仍然難以捉摸。以前人們不可能在激光的內部觀察激光脈衝是如何從噪音中產生的。然而最近發表在《自然光子學》在線上的研究首次證明了激光脈衝是如何從雜訊中產生的，然後在最終穩定下來穩定正常運行之前，顯示出複雜的坍縮和振蕩動力學。

圖片版權：CC0 Public Domain

理解這些激光器之所以如此困難的原因在於它們所產生的脈衝通常是微秒級或更短的。坦佩雷科技大學(TUT)的光子學實驗室的研究人員Goery Genty教授說：在這種短脈衝的複雜累積動力學過程中，在激光實際穩定之前，有時會有成千上萬的脈衝，這已經超出了光學測量技術的能力。這項研究是在法國的FEMTO-ST研究所(CNRS和bourgogne -特許經院)和TUT的光子學實驗室的合作下進行的。導致新發現的特殊科學進展是通過亞微秒解析度實時測量激光的時間強度，以及它的光學光譜和亞納米解析度。通過同時記錄這些時間和光譜特性，一種先進的計算演算法可以檢索出基本電磁場的完整特性。

除了為脈衝激光的運作提供新的見解之外，研究結果還具有重要的跨學科應用。研究結果為我們提供了一個非常方便的實驗室實例，它被稱為「耗散孤子系統」，它是非線性科學的中心概念，也與其他領域的研究有關，如生物學、醫學，甚至可能是社會科學。達德利是布爾戈尼-特許權大學的研究負責人。在重建電磁場的過程中，研究小組觀察了從雜訊中產生的耗散孤子結構之間的一系列相互作用場景。實施的方法可以在低輸入功率和高速度下運行。這一結果提供了一個全新的窗口，揭示了在碰撞、合併或崩潰的形式中出現的新型耗散孤子之間的相互作用。研究人員認為，他們的研究結果將有助於改進超快脈衝激光的設計和性能。這是一個真正吸引人的研究領域，在基礎科學領域的研究激發的研究有可能對未來的光子技術產生實際的影響。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：Nature Photonics

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：芬蘭科學院

編譯：中子星

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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