Ultrashort spatiotemporal optical solitons in quadratic nonlinear media: Generation of line and lump solitons from few-cycle input pulses
利用强约化微扰技术或多尺度分析，在慢变包络近似下，提出了控制飞秒时空光孤子在二次非线性介质中传输的一般Kadomtsev-Petviashvili演化方程.直接的数值模拟表明，形成，从适当选择的几个周期的输入脉冲，稳定的线孤子（在正常色散的二次介质的情况下）和稳定的块（二次介质与异常色散）。此外，还给出了一个二次非线性反常色散介质中扰动不稳定线孤子衰减为稳定块的典型例子。
2011-04-11 physics.optics
Tailoring the spatio-temporal distribution of diffractive focused ultrashort pulses through pulse shaping
超短脉冲光束的聚焦控制是一个重要的研究课题，因为它影响到后续与物质的相互作用。在这项工作中，我们研究了衍射聚焦下，约25 fs的超短激光脉冲的焦点附近的传输。我们执行的空间光谱和时空测量的幅度和相位，补充相应的模拟。与他们，我们证明，脉冲整形允许修改以受控的方式不仅在焦点区域的光辐照度的时空分布，而且它的传播方式以及脉冲内的频率分布（时间啁啾）。为了获得更直观的认识，分析了不同的光谱相位分量的作用，显示了每种情况下出现的对称性。特别是，我们比较了二阶和三阶色散情况下的效果，相似性和差异。
2019-05-14 physics.optics
Spatio-temporal Evolution Dynamics of Ultrashort Laguerre-Gauss Vortices in a Dispersive and Nonlinear Medium
由光的轨道角动量（OAM）引入的附加自由度已经彻底改变了各种技术应用。具有OAM的光脉冲在扭曲阿秒脉冲的产生、超快光谱学、通信、高次谐波产生以及许多其他物理领域中具有应用。本文利用非线性包络方程（NEE）数值研究了色散非线性介质中超短拉盖尔高斯（LG）涡旋的传播动力学。在一定的脉冲功率下，观察到超短LG涡旋在其亮焦散面上随时间的不对称分裂。非对称分裂的起源是时空聚焦。我们还观察到超短LG涡旋在脉冲中心（脉冲帧中t=0）的空间演化和在亮焦散处的时间演化是非常相似的。在谱域中，形成振荡结构，并且在一定的峰值功率之上，我们观察到具有更强烈的较低频率分量的新频率分量的产生。
2022-05-07 physics.optics
Ultrashort laser pulses with chromatic astigmatism
描述了具有色像散的超短激光脉冲，其中色像散相位随着与中心频率的偏移而线性变化。这样的时空耦合不仅引起有趣的空间频率和时空效应，但它消除了圆柱对称性。我们分析了基本高斯光束和拉盖尔-高斯光束在准直光束上的时空脉冲结构的定量影响，以及当它通过焦点传播时。色像散是一种新型的时空耦合方式，可以应用于成像、计量或超快光-物质相互作用等领域。
2023-01-05 physics.optics
Spatio-temporal characterization of ultrashort vector pulses
本文提出结合空间分辨傅里叶变换光谱与Mach-Zehnder干涉测量的新方法，用于超短柱对称矢量脉冲的时空表征，并成功完整表征了800 nm钛宝石激光器输出的10 fs径向偏振脉冲。
2021-01-27 physics.optics
Focused fields of ultrashort radially-polarized laser pulses having low-order spatio-temporal couplings
本文详细研究了具有低阶时空耦合的超短径向偏振激光束在焦点附近的场和传输特性。所考虑的三个STC是沿着纵向坐标将不同频率聚焦到不同位置，沿着一个横向坐标将频率聚焦到不同位置，以及具有幂律频率依赖性的束腰或瑞利范围。所考虑的STC被认为是低阶的，因为它们在频率上通常是线性的。低阶矢量束，超短脉冲持续时间，和三种不同的STC的组合显示出在电介质或带电粒子操纵和潜在的其他强场现象的异国情调的应用前景。提出的STC都是在标准频域模型中开发的，其中每种情况涉及不同的色项。我们提出了独特的RPLBs的矢量性质的结果，并将它们与线性极化的情况下，打开的机会，控制的电场周围的焦点与额外的元素的极化。
2021-10-20 physics.optics
Spatiotemporal mode decomposition of ultrashort pulses propagating in graded-index multimode fibers
我们发展了一种时空模式分解技术，研究了不同激光输入条件下，从长跨距渐变折射率多模光纤中发出的超短脉冲的模式功率分布。我们发现，在色散脉冲传输制度的光束模式的功率含量可以描述的玻色-爱因斯坦定律，作为从非简并模式群之间的线性和非线性模式耦合的功率扩散的过程的结果。在孤子区，输出模功率分布接近瑞利-金斯定律
2022-12-25 nlin.PS physics.optics
Space-time non-separable dynamics of ultrashort vortex pulse with power exponential spectrum
本研究数值探索了具有幂指数谱的超短拉盖尔-高斯涡旋脉冲在色散和非线性介质中的时空不可分离演化，揭示了非对称时空分裂、后沿压缩及非线性依赖的光谱红移/蓝移等复杂动力学特征。
2025-02-27 physics.optics
Ultrashort light bullets described by the two-dimensional sine-Gordon equation
通过将约化微扰技术应用于二能级模型，在慢变包络近似下，提出了一个控制飞秒时空光孤子在Kerr介质中传输的一般二维sine-Gordon演化方程.直接的数值模拟表明，在长波近似相反，没有崩溃发生，和鲁棒的（2+1）维超短光子弹可以形成从适当选择的几个周期的输入时空波的形式。与二次非线性的情况相反，光子弹在空间和时间上都是振荡的，因此不是稳态块。
2011-02-07 physics.optics
Transverse orbital angular momentum imparted upon focusing spatio-temporally coupled ultrashort pulses
本文研究聚焦系统赋予时空耦合超短脉冲横向轨道角动量的机制，给出随焦距和协方差变化的解析表达式，并提供了适用于任意传播距离的闭合形式解，涵盖椭圆ST涡旋与旋转脉冲等场型。
2024-02-27 physics.optics
Spatio-temporal characterization of ultrashort laser beams: a tutorial
超快激光脉冲的时间特性已经成为超快光学实验室的基础能力，并且对于优化激光脉冲持续时间和设计定制场都是常规的。除了纯粹的时间表征之外，时空表征提供了对激光脉冲的空间变化的时间特性的更完整的测量。这些所谓的时空耦合（STC）通常是不可分离的色差，其可以由非常常见的光学元件（例如由色散材料制成的衍射光栅和厚透镜或棱镜）引起。在本教程中，我们将介绍STC并详细了解它们的行为，以便掌握背景知识，同时也为表征设备的设计提供信息。然后，我们概述了广泛的时空表征技术，以期提到大多数技术，但也提供了一些选择的方法更详细。目的是为该领域的新手提供各种技术的参考和比较。最后，我们讨论了时空数据的分析和可视化的细微差别，这是超快脉冲表征的一个经常被低估和重要的部分。
2020-07-08 physics.optics
Single-shot complete spatiotemporal Strehl ratio metrology of ultrashort laser pulses -- theory
聚焦的超高强度飞秒激光现在通常用于带电粒子的相对论运动，峰值强度超过10^18W/cm ^2。这种高场实验对峰值强度的值非常敏感。因此，准确了解脉冲强度是正确解释实验数据的关键前提。能量、光谱和空间分布的精确测量已经很好地建立，峰值强度评估则仅需要确定时空Strehl比。在这里，我提出了一个新的方法的基础上一个简单的分析的非线性效应。它诊断所有的时间，空间和时空耦合失真。该方法甚至可以通过例如使用相对论表面谐波产生来在目标上实现。
2020-05-22 physics.ins-det physics.optics
Modulated coupled nanowires for ultrashort pulses
我们预测分析和确认与数值模拟，纳米线波导阵列中的模间色散可以定制通过周期性的波导弯曲，促进灵活的时空整形没有打破飞秒脉冲。这种方法允许同时和独立地控制时间色散和空间衍射，这通常在纳米光子结构中是紧密相连的。
2015-06-20 physics.optics
Transient-grating single-shot supercontinuum spectral interferometry (TG-SSSI)
本文提出了一种单次测量超短激光脉冲的空间和时间分辨的时空振幅和相位的方法。利用瞬态光栅单次超连续光谱干涉术（TG-SSSI）对携带时空光学涡旋（STOVs）的短脉冲进行时空成像。TG-SSSI非常适合表征包含与自旋/轨道角动量或偏振相关的奇点的超短激光脉冲。
2020-11-24 physics.optics
Four-dimensional light shaping: manipulating ultrafast spatio-temporal foci in space and time
超短脉冲的光谱色散允许光在空间和时间上同时聚焦，从而产生所谓的时空焦点。这种时空耦合可以与现有的全息技术相结合，以在产生聚焦光场时给出进一步的控制维度。结果表明，放置在光瞳平面的物镜和照明的空间啁啾超短脉冲的纯相位全息图可以用来产生三维阵列的时空聚焦点。利用在应用同时空间和时间聚焦（SSTF）时在焦点处产生的脉冲前倾斜，可以及时重叠相邻焦点以创建平滑的强度分布。由此产生的光场显示出高水平的轴向限制，通过双光子显微镜和非线性激光制造玻璃的实验演示。
2017-05-15 physics.optics
Spatiotemporal focusing through a multimode fiber via time-domain wavefront shaping
我们整形fs光脉冲，并将其以单一空间模式传输到多模光纤的输入端。脉冲在时间上被整形，使得在多模光纤的输出处，超短脉冲出现在预定义的焦点处。我们的研究结果表明，如何光栅扫描超短脉冲在一个刚性的一块方形芯阶跃折射率多模光纤的输出，并以这种方式的潜力，使非线性荧光图像的场景背后的光纤，而连接到多模光纤可以建立通过薄而灵活的单模光纤。实验结果与数值模拟结果吻合较好。
2020-12-22 physics.optics
"Molecular waveplate" for the control of ultrashort pulses carrying orbital angular momentum
本文提出利用矢量光束诱导气相分子非绝热排列形成可调谐“分子波片”，实现宽带超短涡旋脉冲的高效生成与控制，克服传统光学元件限制，推动强场物理与超快科学研究。
2025-01-24 physics.optics
Controlling Floquet states on ultrashort time scales
超快激光科学的出现提供了将Floquet工程与极端时间分辨率相结合的独特机会，进一步将物质的光学控制推向了petahertz领域。然而，什么是最短的驱动脉冲，可以实现Floquet状态仍然是一个悬而未决的问题，从而限制了Floquet理论的应用，由许多光学周期组成的脉冲。在这里，我们用选定的持续时间的几个飞秒脉冲电离Ne原子，并表明在驱动场的10个周期内已经可以建立Floquet态。对于较短的脉冲，下至2个周期，驱动状态的有限寿命仍然可以使用基于Floquet理论的分析模型来解释。通过证明Floquet边带的数量不仅可以通过驱动激光脉冲的强度和频率来控制，而且还可以通过其持续时间来控制，我们的结果为Floquet工程工具箱增加了一个新的杠杆。
2022-05-02 physics.app-ph physics.optics
Spatiotemporal Control of Ultrafast Pulses in Multimode Optical Fibers
研究通过定制超短光脉冲的时空结构，克服多模光纤中色散和模式色散的限制，合成具有预定义动力学的光态，推动多模光通信、成像及超快光物质相互作用等激光技术发展。
2024-02-19 physics.optics
Spatio-temporal structure of a Petawatt femtosecond laser beam
在过去的几十年里，适用于超快激光器的光学计量的发展在这些光源的发展中发挥了关键作用。测量技术提供了完整的$E$领域的超短激光束在时间和空间正在发展。然而，到目前为止，它们还没有被应用于最强大的超短激光器，通过将啁啾脉冲放大方案推到目前的技术极限，达到了拍瓦的范围。这种情况使人们对它们的实际性能产生了怀疑，特别是对它们在焦点上可以达到的峰值强度。在这篇文章中，我们提出了第一个完整的时空特性的PetaWatt飞秒激光器在全强度，BELLA激光器，使用两个最近开发的独立的测量技术。我们的结果表明，通过适当的优化，CPA技术仍然适用于这些极端尺度，即，它并不固有地受到时空耦合的限制。我们还展示了这些测量如何为此类激光系统的物理和操作机制提供前所未有的见解。
2019-03-08 physics.optics
The Effect of Orbital Angular Momentum on Nondiffracting Ultrashort Optical Pulses
介绍了一类新的具有轨道角动量的无衍射光脉冲。通过推广麦克斯韦方程的X波解，我们发现了超短脉冲的角动量和时间自由度之间的耦合。传播不变光脉冲的空间扭曲度与光周期数直接相关。我们的研究结果可能会引发新的多层次的经典和量子传输通道的色散和衍射自由的发展，也可能会发现应用在纳米结构的对象的超短脉冲的操作，并为新的方法，超快光子学的时空测量。
2015-03-10 physics.optics
Single-scan, dual-functional interferometer for fast spatiotemporal characterization of few-cycle pulses
针对传统超短脉冲时空表征需额外测量、系统复杂的问题，提出集成干涉式FROG与径向剪切迈克尔逊干涉仪的双功能装置，单次扫描即可同时获取两类数据，实现少周期脉冲快速三维重建。
2020-07-23 physics.optics
Nonlinear Polarization Evolution of ultrashort pulses in Polarization Maintaining fibers
我们研究了超短激光脉冲通过基于非线性偏振演化装置的人工可饱和吸收体的传输特性，该装置仅用保偏光纤（PM NPE）实现。我们研究和比较在线和法拉第镜的几何形状表明，后者是免疫错误的PM NPE建设。给出了不同入射线偏振角和不同入射脉冲功率下，PM NPE装置透射率测量的实验结果。我们表明，PM NPE拓扑结构是至关重要的控制输出脉冲的属性，因为它规则的贡献交叉相位调制的整体非线性相位变化。我们还证明了一个很好的协议之间的数值模型和实验结果。
2018-04-12 physics.optics
Diffraction of Ultrashort Pulse on a Nanoscale Conductive Cone
表面等离子体激元是金属-电介质界面上自由电子的集体振荡。作为一种波动现象，表面等离子体激元可以使用适当的金属结构的激发几何聚焦。从理论上论证了利用锥形金属针尖产生的径向极化表面等离子体激元模式控制纳米尺度短脉冲超聚焦的可能性。对飞秒脉冲沿银纳米针的传输进行了数值模拟。近场的空间分布强烈依赖于激光脉冲的线性啁啾，线性啁啾可以部分补偿波的色散。计算了不同啁啾值、张角和距离下的场分布。对于具有负啁啾的脉冲，脉冲持续时间随着放大~40而变短。
2015-10-21 physics.optics
Effects of Random Birefringence in Multimode Fibers on Nonlinear Ultrashort Pulse Propagation
本文利用修正的广义多模非线性薛定谔方程研究随机双折射对超短脉冲传输的影响，揭示其通常削弱非线性但与孤子自频移关系复杂，并发现高功率下光束自清洁仍可保持。
2025-05-14 physics.optics
Nonlinearity and wavelength control in ultrashort-pulse subsurface material processing
电介质和半导体材料的非线性参数对波长的显著依赖性以及超短激光脉冲与材料之间的非线性相互作用，除了精确控制脉冲能量、脉冲持续时间和聚焦光学器件之外，还需要精确控制脉冲的波长。这对于精细亚波长单脉冲亚表面处理变得特别重要。基于两种不同的数值模型，以Si为例，我们研究了脉冲在材料中传播的时空行为，同时覆盖了很宽的参数范围。材料加工的波长依赖性取决于双光子和三光子吸收的不同贡献以及克尔效应，克尔效应导致在~2100 nm处的特别尖锐的非线性峰。我们可以证明，在硅中，这使得处理更接近这个波长。研究了非线性非傍轴传输效应对光束时空结构的影响。可以看出，随着波长的增加和大的聚焦角，焦斑处的像差可以减小，从而可以实现更清洁和更精确的处理。最后，我们可以证明，从脉冲到材料的最佳能量传递是在600至900 fs之间的脉冲持续时间的窄窗口内。
2022-01-26 physics.optics
Metal surface structuring with spatiotemporally focused femtosecond laser pulses
飞秒激光微加工由于飞秒激光脉冲的超短持续时间和峰值强度而在表面结构化中提供高精度和较少的热扩散。为了增加表面图案化的吞吐量，焦斑尺寸可以在松散聚焦的情况下扩大，然而，当脉冲在空气中传播时，这可能导致脉冲的非线性自聚焦。我们解决了这个问题，通过使用时空聚焦飞秒激光脉冲烧蚀的金属表面，这引起了改善的表面质量相比，与传统的聚焦方案。
2017-05-24 physics.optics
Modulation Instability of Ultrashort Pulses in Quadratic Nonlinear Media beyond the Slowly Varying Envelope Approximation
我们报告的调制不稳定性（MI）分析的数学模型适用于超短脉冲在级联的二次-三次非线性介质超越所谓的慢变包络近似。理论预测的MI属性被发现是在良好的协议与数值模拟。研究表明，在级联的二次-三次介质中，在少数周期区域内控制MI的产生和孤子的形成是可能的。我们还发现，稳定传输的孤子类少周期脉冲在介质中的调制不稳定性标准的满足。
2012-02-05 physics.class-ph physics.optics
Subdiffractive confinement of ultrashort mid-IR pulses with photonic funnels
University of Massachusetts Lowell（马萨诸塞大学洛厄尔分校）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本文通过理论分析证明，在双曲超材料光子漏斗中预啁啾可补偿超快脉冲展宽，实现中红外光深亚波长约束、时空压缩及约5倍强度增强，为超快亚衍射光操控提供新途径。
2025-10-15 physics.optics
Modifying molecular scattering from rough solid surfaces using ultrashort laser pulses
我们考虑固体表面散射的分子，受到强非共振超短激光脉冲击中表面之前。脉冲改变分子的旋转状态，导致它们的无场排列，或具有优选方向的旋转。我们表明，无场激光诱导的分子排列导致散射角和旋转的散射分子的意义之间的相关性。此外，通过控制激光诱导分子单向旋转的方向，可以影响分子的散射角。这为通过激光控制表面散射分离分子混合物（例如同位素和核自旋异构体）提供了一种新的手段。
2012-11-18 physics.chem-ph physics.optics
Spatiotemporal coherent control of light through a multiply scattering medium with the Multi-Spectral Transmission Matrix
本文利用多重散射介质的多光谱透射矩阵，对光在多重散射介质中的传播进行了宽带表征。使用单个空间光调制器，我们的方法能够完全控制通过介质传输的超短脉冲的空间和光谱特性。我们证明了时空聚焦的脉冲在任何任意位置和时间与任何所需的光谱形状。该方法为无序介质中光与物质相互作用的基础研究开辟了新的视角，并在传感、相干控制和成像等方面具有潜在的应用价值。
2016-06-03 physics.optics
Controlling spatiotemporal nonlinearities in multimode fibers with deep neural networks
多模光纤中的时空非线性相互作用对于通过利用从准连续波到以可见光到红外泵浦波长为中心的超短脉冲的不同泵浦机制的非线性传播来进行光束整形和频率转换是感兴趣的。多模光纤中的非线性效应强烈地依赖于激发条件，然而关于这一课题的研究报道相对较少。在这里，我们提出了第一种机器学习方法，通过深度神经网络定制激励条件来学习和控制多模光纤内部的非线性频率转换。利用实验数据训练深度神经网络，以学习泵浦脉冲的空间光束轮廓与光谱生成之间的关系。对于不同的用户定义的目标光谱，网络建议的光束形状的应用和控制级联拉曼散射和超连续谱产生过程实现。我们的研究结果提出了一种新的方法来调谐宽带光源的光谱。
2019-09-23 physics.optics
Spatio-Temporal Weak Measurement of Chiral Ultra short Laser Pulse
Ariel University（阿里埃尔大学）
本研究通过时间分辨泄漏辐射显微镜，实现了对手性超短激光脉冲的时空弱测量，展示了高重复性的极化波动检测与理论预测的一致性。
2026-02-04 physics.optics
Spatiotemporal amplitude-and-phase reconstruction by Fourier-transform of interference spectra of high-complex-beams
提出了一种利用空间分辨光谱干涉术重建超短激光脉冲电场时空振幅和相位的新方法。该方法基于光纤耦合器干涉仪，与标准干涉仪系统相比，该光纤耦合器干涉仪具有某些优点，例如它是无干扰的并且在单个点处选择参考光束。我们的技术，我们称之为STARFISH，提供了紧凑和简单。我们报告它的应用啁啾脉冲的实验表征和时空重建的收敛光束以及平面和球面平面波干涉，我们检查我们的模拟。
2011-10-27 physics.optics
Ripple formation on silver after irradiation with radially polarized ultrashort-pulsed lasers
本文报道了在亚烧蚀条件下，圆柱偏振飞秒激光照射银（Ag）引起的不均匀吸收所引起的形貌效应。对表面等离子体激元激发在自生周期性波纹结构产生中的作用的理论预测进行了评估。此外，结合流体动力学和热弹性模型来考虑与温度相关的晶格运动的影响，在激光束的条件下，足以产生材料熔化。通过调制光束偏振来控制形态变化的大小的能力旨在提供用于控制和优化激光微加工的结果的系统方法。
2017-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Adaptively measuring the temporal shape of ultrashort single photons for higher-dimensional quantum information processing
光子是电磁场的特定时空模式的单次激发。因此，模式结构的精确知识对于其处理和检测以及将通用量子光态应用于新技术至关重要。在这里，我们展示了一个自适应方案重建任意振幅和相位的超短单光子脉冲的频谱时间轮廓。该方法结合了超快相干控制和量子光学领域的技术，将脆弱的量子态的模式映射到强相干场的模式上。此外，我们表明，产生和检测量子态在多个光谱时间模式的可能性，可以作为编码量子位（和qudits）到单个，宽带，超短，光子的基础。该方案提供了对更大的希尔伯特空间的访问，可以提高当前量子信息协议的容量。
2011-11-30 physics.optics quant-ph
Toward Full Spatio-Temporal Control on the Nanoscale
介绍了一种在纳米尺度上实现全相干控制的方法。它是基于时空调制的表面等离子体激元（SPP）场在厚边缘的一个边缘的。SPP波包传播到这个尖锐的边缘，这个尖锐的边缘被压缩和电磁集中在一个nanofocus，形成一个超短脉冲的本地字段。该脉冲的一维空间轮廓和时间波形是完全相干控制的。
2007-05-05 physics.chem-ph physics.optics
Broadband amplification of light through adiabatic spatiotemporal modulation
本文提出利用绝热时空调制图案和双各向异性非互易介质的时间调制，无需亚周期时间响应即可实现光的宽带放大，为产生高能量超短光脉冲开辟了新途径。
2025-06-25 physics.optics
Modifying molecule-surface scattering by ultrashort laser pulses
近年来，利用超短激光脉冲在自由空间中排列分子成为可能。本文基于激光诱导分子排列，探讨了两种控制分子-表面散射过程的方案。在第一个方案中，一个单一的超短非共振激光脉冲施加到分子束击中表面。该脉冲改变入射分子的角分布，并使散射分子以优选的旋转方向（顺时针或逆时针）旋转。在第二种方案中，两个适当延迟的激光脉冲被施加到由两个化学上接近的分子物种（同位素或核自旋异构体）组成的分子束。作为双脉冲激发的结果，这些物质在与表面碰撞后被选择性地散射到不同的角度。这些效应可能为分子混合物的分析和分离提供新的手段。
2011-07-05 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Bidirectional Fourier-Enhanced Deep Operator Network for Spatio-Temporal Propagation in Multi-Mode Fibers
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
本文提出了一种双向傅里叶增强深度运算网络，用于高效模拟多模光纤中超短脉冲的时空传播，实现了正向和逆向运算的快速求解，显著提升了计算效率。
2025-12-23 physics.comp-ph physics.optics
First-principles insights into ultrashort laser spectroscopy of molecular nitrogen
在这项研究中，我们采用精确的含时密度泛函计算来研究氮分子的超短激光光谱。将不同频率、强度和持续时间的激光脉冲施加到分子上，并分析所产生的光电子谱。认为分子在激光脉冲中的相对取向对发射光电子的轨道性质有重要影响。此外，激光脉冲的持续时间也被发现是非常有效的控制轨道分辨率和光电子的强度。计算了不同脉冲频率和记录时间下光电子的角分辨分布。通过脉冲强度的指数增长，确定了氮分子双光子吸收的理论阈值。
2018-12-30 physics.atm-clus physics.chem-ph physics.optics
Spatiotemporal control of surface plasmon polariton wave packets with nanocavities
通过原子和材料共振的方式调制光学指数为控制自然和人工制造的材料中的光传播提供了基础。此外，最近在超短激光脉冲的时空耦合调谐方面的进展已经使得对光的群速度的几乎任意控制成为可能。在这里，使用飞秒时间分辨显微镜和数值计算，我们调查的时空动力学的表面等离子体激元波包（SPP WP）与等离子体纳米腔相互作用。该纳米腔由金属-绝缘体-金属多层膜组成，其功能为亚波长元原子，具有可调谐的离散本征模。当啁啾诱导的飞秒SPP WP入射到纳米腔上时，只有与谐振能量匹配的光谱分量被透射。这种光谱削波效应伴随着WP的空间移位。通过控制谐振能量或啁啾，可以在正方向或负方向上调节偏移。如果这种空间位移被视为纳米腔中的表观群速度的调制，则调制的范围包括超光速、亚光速和负群速度。
2021-03-12 physics.optics
Couplings between the temporal and orbital angular momentum degrees of freedom in ultrafast vortices with propagation-invariant temporal shape
在任何形式的波传播中，当非基本的、三维的波包由纯平面波叠加而成时，或者由光-物质相互作用和非线性过程自发产生时，就会出现强时空耦合。具有轨道角动量（OAM）的超短脉冲或超短涡旋提供了一个关键范例，其中可以通过分析工具精确地进行以时间-OAM耦合形式的时空耦合的分析。通过推广和统一以前报道的结果，我们表明，普遍和空间异构的时空相关性发生在传播不变的时间脉冲进行OAM。在具有高强度的区域中，脉冲持续时间具有由涡旋的拓扑荷固定的下限，并且使得持续时间必须随着拓扑荷而增加。在低强度的涡旋附近的区域，一个大的蓝移的载波振荡和他们的数量的增加被预测为强扭曲光束。我们认为，这些非常普遍的发现突出了空间和时间之间存在结构性耦合。这些结果在自由空间通信、光谱学和高次谐波产生中也有应用。
2020-03-24 physics.optics
Simple few-shot method for spectrally resolving the wavefront of an ultrashort laser pulse
本文提出利用特殊针孔掩模和焦点散斑反演超短激光脉冲光谱分辨波前的少脉冲方法，并实验验证其可准确测量多种色差。
2024-02-26 physics.ins-det physics.optics
Attosecond Lighthouses
由超短脉冲组成的相干光束现在越来越多地用于不同的科学领域，从时间分辨光谱学到等离子体物理。即使在简单的光学元件的作用下，这些光束的空间特性也会随着光脉冲的持续时间而变化。在这封信中，我们将展示如何利用这种时空耦合的电磁场来产生阿秒灯塔，即发射一系列孤立的阿秒脉冲的源，以角度分离的光束传播。这种非常普遍的效应不仅为新一代阿秒光源开辟了道路，特别适用于泵浦-探测实验，而且还为超快计量提供了一种强大的新工具，例如直接获得激光场振荡相位相对于脉冲包络的波动，即使是最强的超短激光束的焦点。
2011-08-29 physics.optics
Enhanced spatiotemporal optical vortices and vortex chains from Hermite-Gauss modes with a tilted pulse front
本文提出聚焦带脉冲前倾斜的脉冲 Hermite-Gaussian 光束以产生椭圆形 STOV 或涡旋链，利用空间啁啾增强横向轨道角动量并显著增大纵向场，从而简化 STOV 产生方案。
2025-05-14 physics.optics
Generation of ultrashort light pulses carrying orbital angular momentum using a vortex plate retarder-based approach
本研究提出基于涡旋相位延迟片的方法，利用Yb:KGW振荡器泵浦的非共线光参量放大器产生亚10飞秒涡旋光脉冲，完成时空表征与结构重构，并验证可生成任意偏振的亚20飞秒轨道角动量光脉冲。
2023-11-17 physics.app-ph physics.optics
External light control of three-dimensional ultrashort far-infrared pulses in an inhomogeneous array of carbon nanotubes
研究了在高频电场作用下，三维双极电磁超短脉冲在非均匀半导体碳纳米管阵列中的传播.不均匀性以具有增加的传导电子浓度的层的形式存在，其充当超短电磁脉冲通过CNT阵列传播的屏障。脉冲的动力学由电磁场的矢量势的非线性方程描述（它采取正弦-戈登方程的3D概括的形式），该非线性方程从麦克斯韦方程导出并且在HF控制场的周期上平均。通过系统的模拟，我们证明，根据高频控制的振幅和频率，接近势垒层的超短脉冲要么通过它，要么反弹回来。该层的透射率的入射脉冲的HF控制场的振幅和频率的显着影响，与反射系数几乎消失的间隔，构成一组离散的透明窗口，这类似于电磁感应透明的效果。通过势垒后，超短脉冲继续传播，保持其时空完整性。所得结果可用于设计孤子阀，使孤子流的传输受高频场的精确控制。
2021-01-26 nlin.PS physics.optics
Cascaded acceleration of proton beams in ultrashort laser-irradiated microtubes
提出了一种利用超短激光辐照微管的级联离子加速方案。当强激光脉冲将微管中的电子吹走时，在微管中沿轴向和径向都形成了强的电荷分离电场。通过控制激光脉冲与沿微管轴向注入的预加速质子束之间的时间延迟，我们证明了在激光辐照的微管中，瞬时轴向电场可以进一步加速质子束。此外，注入质子束的准直性可以通过向内的径向电场来增强。数值模拟表明，这种级联离子加速方案即使在非相对论激光强度下也能有效地工作，并且可以应用于能量范围为1 ~ 100 MeV的注入质子束。因此，它特别适合于级联加速质子到更高的能量。
2017-10-07 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Single mode output by controlling the spatiotemporal nonlinearities in mode-locked femtosecond multimode fiber lasers
由于单模光纤纤芯的空间限制引起的高非线性，限制了光纤锁模激光器的性能。为了大量增加飞秒脉冲的脉冲能量，在振荡器外部获得放大。近年来，时空锁模被认为是光纤激光器的一条新的发展方向。然而，光束质量是高度多模和/或具有低脉冲能量。本文提出了一种在锁模多模光纤振荡器中直接获得高脉冲能量的方法，其输出光束接近单模。我们的方法依赖于通过非线性克尔效应的空间自光束清洁，并且我们展示了具有M2<1.13光束轮廓、高达24 nJ能量和低于100 fs压缩持续时间的多模光纤振荡器。报道的方法是进一步的功率可扩展的较大芯尺寸的光纤，并可能有利于应用，需要高功率超短激光器与商用光纤。
2020-05-14 nlin.PS physics.optics
Spatiotemporal control of two-color terahertz generation
该研究利用时空结构化双色激光脉冲的可编程速度强度峰，实现对THz辐射发射角、焦斑与光谱的控制，并获得高度可聚焦的轴上辐射。
2023-06-02 physics.optics physics.plasm-ph
Controlling and Streaking Nanotip Photoemission by Enhanced Single-cycle Terahertz Pulses
通过强电磁场对物质进行主动控制的重要性日益增加，其应用范围遍及从极紫外到远红外的整个光谱。近年来，相位稳定的太赫兹（THz）场在观测和操纵复杂系统的元激发方面显示出巨大的潜力。阿秒科学的概念与先进的太赫兹技术相结合，促进了新的光谱方案，如太赫兹条纹。一般来说，以较低频率驱动电荷会增强相互作用能，并可以促进截然不同的动力学。例如，中红外激发在纳米结构近场中诱导场驱动的子循环电子动力学。这种频率缩放也将影响基于纳米结构的条纹，这在理论上已经提出。在这里，我们实验证明了广泛的控制纳米结构光电子发射使用单周期太赫兹瞬态。纳米尖端处的局部增强的THz近场显著放大或抑制检测到的光电流。我们提出了场驱动条纹光谱与光谱的压缩和膨胀所产生的电子传播内的nanolocalized体积。太赫兹近场条纹产生丰富的spectrotemporal功能，并将产生前所未有的控制超短电子脉冲成像和光谱。
2013-07-09 physics.optics
Ultra-Short flying-focus
Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, Ecole polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（应用光学实验室（LOA），法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，ENSTA巴黎国立高等先进技术学院，巴黎理工学院）
本文提出通过径向依赖的频谱啁啾补偿色散时间不匹配，实现超短脉冲在扩展焦区内的飞行焦点速度控制，拓展了 achromatic flying-focus 技术在激光-等离子体相互作用和高场非线性光学中的应用。
2026-03-25 physics.optics physics.plasm-ph
Twisting harmonics: Transfer of orbital angular momentum in solid-state high-harmonic generation
ELI-ALPS, ELI-Hu Non-Profit Ltd.（极端光基础设施激光平台，匈牙利非营利有限公司）；Theoretisch-Physikalisches Institut, Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学理论物理研究所）；Laboratoire Photonique Numérique et Nanosciences (LP2N), UMR 5298, CNRS-IOGS-Université Bordeaux（数字光子学与纳米科学实验室（LP2N），UMR 5298，法国国家科学研究中心-高等光学学院-波尔多大学）；Centro de Investigaciones en Óptica, A.C.（光学研究中心）；School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学光电信息与计算机工程学院）；Zhejiang Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization, Department of Electronic and Information Engineering, School of Engineering, Westlake University（西湖大学工学院电子与信息工程系三维微纳制造与表征浙江省重点实验室）；International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Meta Matter (WPI-SKCM2), Hiroshima University（广岛大学结型手性超材料可持续国际研究所（WPI-SKCM2））；Helmholtz-Institut Jena（耶拿亥姆霍兹研究所）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（德国重离子研究中心亥姆霍兹有限公司）
本研究通过高强度短脉冲结构光驱动固态高次谐波生成，展示了轨道角动量的相干转移，揭示了其在非线性过程中的守恒特性，为角动量控制及量子技术发展提供新方法。
2026-01-19 physics.optics
