作者:奥黛丽·莫德·韦齐纳，INRS国家科学研究所 激光光脉冲(蓝色)从左侧进入充满氮气(红色分子)的空芯光纤，并沿传播方向经历向更长波长的光谱展宽，描绘为橙色输出光束(右侧)
这种非线性现象是由激光场作用下气体分子旋转产生的拉曼效应引起的，如下面的示意图所示
信用:里卡多·皮考利(INRS) 国家科学研究所(INRS)的研究人员发现了一种将激光光谱调整到红外波段的经济有效的方法，红外波段对许多激光应用来说非常重要
他们与奥地利和俄罗斯的研究团队合作开发了这项创新，这项创新现在是专利申请的主题
他们的研究成果最近发表在光学学会的旗舰期刊《光学》上
在这个研究领域，如果激光波长位于并且可能在红外区域可调，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然很难做到这一点，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，光学参量放大器(OPA)已经是唯一一个成熟的工具来达到这个红外窗口
虽然运算放大器系统提供了广泛的可调性，但它们很复杂，通常由多个级组成，而且相当昂贵
卢卡·拉扎里教授的团队与罗伯托·莫兰多蒂教授合作，证明了用一种简单且便宜得多的系统也可以实现大波长的可调谐性:一种充满氮气的空芯(毛细管)光纤
此外，这种方法容易传送比输入激光短的光脉冲，并且具有高的空间质量
研究人员还受益于INRS在这一领域的专业知识，因为拉伸和保持这种纤维的特殊系统是由初创公司“少周期”销售的
不对称光谱展宽 通常，空芯光纤填充有单原子气体，如氩气，以对称地加宽激光光谱，然后将其重新压缩成更短的光脉冲
研究小组发现，通过使用分子气体，如氮气，光谱展宽仍然是可能的，但以一种意想不到的方式
“与其说光谱是对称分布的，不如说它令人印象深刻地向能量较低的红外波长移动
这种频移是与气体分子旋转相关的非线性响应的结果，因此，可以通过改变气体压力(即
e
纤维中的分子数量
里卡多·皮考利，他领导了拉扎里团队的实验
一旦光束向红外方向变宽，研究人员过滤输出光谱，只保留感兴趣的波段
利用这种方法，能量在比输入短三倍的脉冲中被转移到近红外光谱范围内(效率与光学参量放大器相当)，而不需要任何复杂的装置或额外的脉冲后压缩系统
国际合作 为了完成这项研究，INRS的科学家与奥地利和俄罗斯的同事一起合作
拉扎里说:“在一次会议上，我们发现我们两个小组观察到的现象有多么相似，随后我们汇集了我们的专业知识。”
由安德留斯·巴尔图斯卡教授和博士领导的维也纳研究团队
保罗·阿
卡皮加尼有一个与INRS互补的战略
他们还使用了充氮的空芯光纤，但他们没有过滤光谱，而是用能够调节展宽脉冲相位的镜子及时压缩光谱
“在这种情况下，红外线的整体移动没有那么极端，但是最后的脉冲要短得多，也更强，非常适合阿秒和强场物理，”博士说
Carpeggiani
由阿列克谢·热尔蒂科夫教授领导的莫斯科团队致力于开发一个理论模型来解释这些光学现象
通过结合这三种方法，研究人员能够完全理解复杂的潜在动力学，并不仅实现了使用氮的极端红移，而且在红外范围内实现了有效的脉冲压缩
该国际团队认为，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，首先是基于新兴镱激光技术的较便宜的工业级可调谐系统
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