激光架构可以创建复杂的结构来检测受控物质

激光具有通过各种方法精确驱动、操纵、控制和检测物质的独特能力。尽管激光经常在幕后运作，但它是革命性科技的支柱——包括作为2018年诺贝尔物理学奖基础的研究进展。

在11月4日至8日于波士顿举行的光学学会(OSA)激光会议期间，将展示一种被称为通用光调制器的新型激光架构，这是一种有趣的检测和控制物质的新工具。它是由首席研究员塞尔吉奥卡巴乔和研究员刘威开发的，他们都是SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的成员。

相干光，例如来自激光器的相干光，可以在电磁或强度分布中体现更复杂和更复杂的结构。“一些例子是圆柱形矢量光束，或者可能类似于时尚的三维强度分布，如华夫饼干锥或光学过滤器，”卡巴霍说。

由于这些特点，通用光调制器有望开辟一个新的技术前沿。根据Carbajo的说法，很难使用工程或编程的能力来设计复杂的轻量级结构，因为没有太多可靠的选项来生成该结构。

“目前，这主要是由外部设备完成的，例如投影仪中常用的空间光调制器，但它们都有平均功率和峰值功率的限制，”Carbajo说。“这些设备很容易烧毁，无法接触到需要大量电力的应用。”

卡巴乔团队的工作避开了这种功率限制，同时仍然保持了生成任意光学结构的能力。它们将光束编程能力融入激光架构本身。这是两个世界之间最好的桥梁：功率缩放和轻量级结构。

“我们的可编程光脉冲是由复合细光束组成的，”卡巴霍解释说。“想象一下，激光束由许多蜂窝状的小光束组成，每个光束都是独立控制的，尽管它们彼此一致。他们可以互相“交流”，了解对方的状态和自己的状态。当所有子光束同步时，它们可以一起产生任何结构。这里需要注意的是，这种结构是由细光束的数量决定的。”

这种可编程架构在超短(飞秒及更短)系统中尤为重要，因为它能激发新的思维方式，结构复杂，能促进科技发展。潜在的新应用包括光纤通信、微纳加工和添加剂制造、光捕获和超快质子科学。“在几乎所有需要高功率的光子学应用中，它都可以改变游戏规则，”Carbajo说。

SLAC国家加速器实验室的研究人员对使用这些光源定制和操纵以光速传播的电子束很感兴趣。他说：“通过这样做，我们可以产生新的电子和X射线源，这样我们就可以打印出从光到电子或X射线的结构。“因此，这些可以成为先进的科学仪器，因为电子束和X射线将继承光子的结构。”

接下来，该小组希望探索几个平行的努力。“第一个显而易见的途径是添加更多的小捆绑包，这是潜在应用程序的子集所需要的，”Carbajo说。“不过，很多人不需要更多的束。在我们的示例中，我们有7个1-7单元，外加一个主驱动程序。第二个分支是将我们的系统升级到更高的功率，它还将实现第三条路线——利用非线性转换级更好地将基本的飞秒小光束转换成其他波长，这将产生具有多色或高光谱成分和自然自同步的结构光。

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