美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的物理學(xué)家使用普通的電子設(shè)備來制造比常規(guī)超快激光器脈沖頻率高100倍的激光器。這一進(jìn)步可以將超快科學(xué)的優(yōu)勢擴(kuò)展到新的應(yīng)用，例如實(shí)時成像生物材料。

　　制造電光激光器的技術(shù)已經(jīng)存在了五十年，這個想法看起來非常簡單。但到目前為止，研究人員還是無法通過電子方式切換光來制作超快脈沖并消除電子噪聲或干擾。

　　正如9月28日出版的“ 科學(xué)”所述，NIST的科學(xué)家開發(fā)了一種濾波方法來減少熱的干擾，否則會電子合成光的一致性。

　　“我們用鋁罐馴服了光線，”項目負(fù)責(zé)人斯科特帕普說，他指的是電子信號穩(wěn)定和過濾的“空腔”。當(dāng)信號在諸如汽水罐之類的內(nèi)部來回反彈時，固定波以最強(qiáng)頻率出現(xiàn)并或濾除其他頻率。

　　超快速是指持續(xù)皮秒(萬億分之一秒)到飛秒(千萬億分之一秒)的事件。這比幾年前在納米技術(shù)領(lǐng)域(納秒是十億分之一秒)引入文化詞典的納米級制度更快。

　　傳統(tǒng)的超快光源是光頻梳，是光的精確“標(biāo)尺”。梳子通常由復(fù)雜的“鎖模”激光器制成，這些激光器形成來自許多不同顏色的光波的脈沖，這些脈沖重疊，在光學(xué)和微波頻率之間產(chǎn)生鏈接。光學(xué)和微波信號的互操作為通信，計時和量子傳感系統(tǒng)的最新進(jìn)展提供了動力。

　　相比之下，NIST的新型電光激光器在以光學(xué)頻率工作的連續(xù)波激光器上微波電子振動，有效地將脈沖刻入光中。

　　“在任何超快激光器中，每個脈沖持續(xù)時間為20飛秒，”主要作者大衛(wèi)卡爾森說。“在模式鎖定激光器中，脈沖每10納秒出現(xiàn)一次。在我們的電光激光器中，脈沖每100皮秒出現(xiàn)一次。這就是加速速度 - 超快脈沖速度快100倍或更快。”

　　“化學(xué)和生物成像是這類激光應(yīng)用的一個很好的例子，”帕普說。“使用超快脈沖探測生物樣本可提供成像和化學(xué)組成信息。使用我們的技術(shù)，這種成像可以更快地發(fā)生。因此，目前需要一分鐘的高光譜成像可能會實(shí)時發(fā)生。”

　　為了制造電光激光器，NIST的研究人員從一個紅外連續(xù)波激光器開始，用一個由腔體穩(wěn)定的振蕩器產(chǎn)生脈沖，提供相當(dāng)于一個存儲器以確保所有脈沖相同。激光器以微波速率產(chǎn)生光脈沖，并且每個脈沖被引導(dǎo)通過微芯片波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以在頻率梳中產(chǎn)生更多的顏色。

　　Papp說，電光激光器具有前所未有的速度，結(jié)合精確度和穩(wěn)定性，可與鎖模激光器相媲美。激光器采用商用電信和微波元件構(gòu)建，使系統(tǒng)非?？煽??？煽啃院蜏?zhǔn)確性的結(jié)合使得電光梳對于光學(xué)時鐘網(wǎng)絡(luò)或通信或傳感器系統(tǒng)的長期測量具有吸引力，其中需要比當(dāng)前可能的更快地獲取數(shù)據(jù)。