High-power, high repetition rate, tunable, ultrafast vortex beam in the near-infrared
我们报告的高功率，超快，高重复率的涡旋光束源在近红外波长范围内可调谐的实验演示。基于50 mm长掺MgO周期极化LiNbO 3晶体中涡旋级lp=1的Yb光纤激光器的单通光参量产生，该光源产生了1433-1553 nm涡旋级ls=1的信号光。此外，该源产生在高斯光束轮廓中在3379-4132 nm范围内可调谐的宽带闲频辐射。我们观察到，由于相互作用光束之间的重叠积分最高，泵浦光的涡旋轮廓总是转移到信号光，而闲频光由于光学参量过程中轨道角动量守恒而保持高斯空间轮廓。当抽运功率为4.72 W时，信号光和闲频光在1509 nm和3625 nm处的最大功率分别为1.7 W和0.48 W。信号涡旋光束具有宽度为637 fs、重复率为78 MHz的输出脉冲。信号（闲频）的光谱宽度为4.3 nm（129.5 nm）和无源峰-峰功率波动优于3%（1.1%）超过30分钟，分别。
2017-07-31 physics.optics
Nonlinear Wave Equation in Frequency Domain: Accurate Modeling of Ultrafast Interaction in Anisotropic Nonlinear Media
我们解释了二次非线性晶体中脉冲传输和相互作用的纯谱前向麦克斯韦方程，其最高可达3 ${^{\rm rd}}$阶诱导极化。该方程在频域中又称为非线性波方程，它包含了二次和三次非线性、延迟拉曼效应和各向异性非线性。通过对超快级联二次谐波产生过程中产生的孤子的模拟，证明了该波动方程的完全势能。我们表明，孤子延迟的平衡可以实现由于自陡峭，拉曼效应和自陡峭的级联起源于泵浦和二次谐波之间的群速度失配的效果之间的竞争。我们分析了一阶贡献，并表明，这种平衡可以被打破，以创建快速或慢速脉冲。通过进一步的模拟，我们发现了超短晶体中的少周期压缩孤子，观察到了蓝/红移、非局域相位匹配条件下的非稳态辐射以及色散波的产生等光谱现象，这有助于提高对级联非线性孤子脉冲压缩的实验认识.
2013-01-21 physics.optics
Protecting the Edge: Ultrafast Laser Modified C-shaped Glass Edges
介绍了一种超短脉冲激光单次切割透明材料的方法和光学原理。该过程是基于沿所需的边缘几何形状，包括与表面的局部45°切向角的C形边缘的全息分裂的焦点数。单通道，全厚度激光修改实现需要单面进入工件，而无需倾斜的光学头。在以1 m/s的进给速率诱导激光改性之后，使用选择性蚀刻策略执行实际分离。
2021-12-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theory of the ultrafast mode-locked GaN lasers in a large-signal regime
建立了高功率慢吸收被动锁模激光器的解析理论。与以前的处理不同，我们的模型在脉冲能量远远超过吸收体的饱和能量时是有效的。这是通过在脉冲能量域表示中求解锁模主方程来实现的。利用该方法分析了单片亚微微秒蓝紫GAN锁模二极管激光器在高功率工作模式下的性能。
2011-04-17 math-ph math.MP physics.optics
Ultrafast pulse generation in a mode-locked Erbium chip waveguide laser
报道了大模面积（直径~ 50 μm）的氟锆酸铒玻璃导波激光器锁模输出~1550 nm的变换限制~180 fs脉冲。被动锁模振荡器产生的脉冲带宽为25 nm，重复频率为156 MHz，峰值功率为260 W。可扩展到更高的重复率证明了在1.3 GHz的变换限制410 fs的脉冲输出。为了理解宽光谱输出的起源，通过使用数值解Ginzburg-Landau方程来模拟激光腔。本文报道了一种超快激光器--刻写波导激光器。
2016-10-23 physics.optics
Controlled generation of ultrafast vector vortex beams from a mode-locked fiber laser
University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学）
本文报道一种新型锁模光纤激光器，通过控制腔内几何相位实现高阶庞加莱球上任意位置超快矢量涡旋光束的直接生成，具有8.5皮秒脉冲宽度和灵活切换能力。
2026-06-04 physics.optics
Factor 30 pulse compression by hybrid multi-pass multi-plate spectral broadening
随着超快激光技术朝着更高峰值和平均功率的方向发展，从具有最佳功率缩放能力的激光架构中产生低于50 fs的脉冲仍然是一个重大挑战。在这里，我们提出了一个非常紧凑和高度鲁棒的方法来压缩1.24 ps脉冲到39 fs的装置，只有一个单一的光谱展宽阶段，既不需要真空部件，也不定制的光学。我们的方法是基于杂交的多板连续和多通池光谱展宽技术。它们的组合导致显着更高的光谱增宽因子，在散装材料比已报告的任何一种方法单独。此外，我们的方法有效地抑制了单程体光谱展宽的不利功能。我们使用一个突发模式的Yb：YAG激光器发射脉冲与80兆瓦的峰值功率，增强后压缩后超过1吉瓦。脉冲间能量波动仅为0.19% rms，该技术具有出色的稳定性。此外，我们还测量了M $^2 = 1.2$最先进的光谱空间均匀性和良好的光束质量，光谱增宽因子高达30。由于该方法的简单性，紧凑性和可扩展性，它是非常有吸引力的高功率皮秒激光器变成超快光源，产生的脉冲只有几十飞秒的持续时间。
2021-11-24 physics.optics
Optical parametric multi-pass cell amplifier
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Universität Hamburg（汉堡大学）；Class 5 Photonics（第五光子学部门）；Lund University（隆德大学）
本研究提出一种结合多程细胞和参量放大技术的混合架构，实现高效率的超快脉冲生成。
2026-03-12 physics.optics
UltraFast Optical Imaging using Multimode Fiber based Compressed Sensing and Photonic Time Stretch
提出了一种基于单根多模光纤的超快单像素光学二维成像系统。MF作为全光随机模式发生器。不同波长的光通过一个微透镜后产生的全光随机散斑图，在1518.0 ~ 1567.9nm范围内，波长步长为0.1nm时，散斑图的相关系数为0.074。与传统的昂贵的伪随机二进制序列（PRBS）相比，全光随机散斑图案具有成本低的优点，是压缩传感（CS）成像的理想选择。此外，利用光子时间展宽（PTS）技术，不同波长的光可以在短脉冲时间内按时间序列通过一个封装的微透镜，从而实现超快单像素全光压缩成像。在我们的工作中，全光随机散斑图案进行了分析，并用于执行CS成像在我们提出的系统和结果表明，单像素的光电探测器可以在CS成像系统和27 × 27像素的图像重建在500测量。在我们提出的成像系统中，快速傅里叶变换（FFT）的空间分辨率，这是一个组合的多个高斯，进行了分析。考虑到4个光学散斑图案，FFT空间分辨率为50 × 50像素。通过去除中心低频分量并观察沿所有径向方向的显著谱功率，获得了该分辨率极限。
2018-03-12 physics.optics
Optical tristability and ultrafast Fano switching in nonlinear magneto-plasmonic nanoparticles
我们考虑了一个涂层的磁等离子体纳米粒子（MPNP）与克尔型非线性等离子体外壳和磁光核心的光散射。这样的结构具有两个等离子体振子偶极模式，与壳的内表面和外表面上的电子振荡相关联。在非线性状态下驱动，每个模式都表现出一种非线性响应。内部等离子体的双稳态导致在该状态和Fano共振之间切换（Fano切换）。一旦外部光强度超过临界值，两个本征模式的双稳区重叠产生光学三稳性，其特征在于对于给定的波长和光强度的三个稳定的稳态。我们开发了一个动态的非线性稳态之间的过渡理论和估计的特征切换时间短至0.5 ps。我们还表明，磁光（MO）效应允许红色和蓝色的光谱移位的Fano配置文件的右和左圆偏振的外部光，呈现Fano开关敏感的光偏振。具体地，可以实现右圆偏振的Fano切换，同时消除左圆偏振的Fano切换。我们的研究结果指出，一类新的超快Fano开关可调的磁场在纳米光子学的应用。
2018-02-19 nlin.AO physics.optics
Spectral broadening of 2 mJ femtosecond pulses in a compact air-filled convex-concave multi-pass cell
基于多程单元（MPC）的时间脉冲压缩器是近年来出现的一种强大而通用的解决方案，用于解决Yb基高功率超快激光器的长脉冲问题。然而，高能量（通常大于100 μ J）脉冲的光谱展宽仅在复杂的设置中实现，即，在大而昂贵的压力控制真空室中，以避免强烈的聚焦、电离和对镜子的损坏。在这里，我们提出了一个简单而紧凑的（60厘米长）多通细胞在环境空气中工作的2兆焦耳脉冲的光谱展宽。我们使用凹凸（CX/CC）设计取代了传统的带有凹凸（CC/CC）反射镜的Herriott单元，其中光束始终保持较大，从而最大限度地减少损坏并在环境空气中工作。我们展示了在100 kHz重复频率（200 W的平均功率）从2.1 nm（脉冲持续时间为670 fs）到24.5 nm的光谱带宽，支持133 fs的脉冲与96%的传输效率的光谱展宽2.1 mJ的脉冲。我们展示了这些脉冲的可压缩性下降到134 fs，并验证了光束的光谱均匀性类似于以前报道的CC/CC设计。据我们所知，这是CX/CC MPC压缩机的第一份报告，在空气中的高脉冲能量运行。由于其简单，占地面积小，成本低，我们相信这个演示将在超快激光社区产生重大影响。
2022-11-25 physics.optics
Conoscopic interferometry for optimal acoustic pulse detection in ultrafast acoustics
锥光干涉术是一种很有前途的超快声学探测技术。锥光干涉通过双折射晶体聚焦探测光束，然后再通过偏振器，从而塑造出光束的空间轮廓。使用这些模式的声波检测揭示了更高的检测灵敏度超过现有的技术，如反射和光束失真检测。然而，敏感性增加的物理来源尚不清楚。在这项工作中，我们提出了一个模型，描述锥光干涉测量的灵敏度行为的四分之一波片的方向和光阑孔径，这是实验验证。利用该模型，我们优化锥光干涉术的检测灵敏度。当把光阑边缘放在锥光干涉图的暗条纹上时，我们获得了最大的检测灵敏度。在这项工作中研究的配置中，锥光干涉术对声波的敏感度可以是光束失真检测的8倍。
2022-11-06 physics.app-ph physics.optics
Ultrafast Generation and Control of an Electron Vortex Beam via Chiral Plasmonic Near Fields
涡旋携带的物质波，如手征电子束，在应用科学和基础科学中都有重要的意义。连续波电子涡旋束通常通过被动相位掩模在电子的波函数上压印横向相位调制来制备。在这里，我们表明，飞秒手征等离子体激元近场使电子涡旋束的超快时间尺度上的产生和动态控制。由此产生的电子波包的涡旋结构探测在实空间和倒易空间使用超快透射电子显微镜。这种方法提供了一个高度的可扩展性，以小的长度尺度和阿秒精度的电子涡度的高效操纵。除了直接影响在纳米超快过程中，其中手征起着重要作用的调查，我们进一步讨论了使用这种技术的前景，以形成带电的复合粒子，如质子的波函数，以及它如何可以用来探测它们的内部结构。
2018-12-19 physics.optics quant-ph
Ultrafast MHz-rate burst-mode pump-probe laser for the FLASH FEL facility based on nonlinear compression of ps-level pulses from an Yb-amplifier chain
自由电子激光（FEL）FLASH提供了世界范围内仍然独一无二的研究超快过程的能力，包括高通量、高重复率XUV和软X射线脉冲。FLASH的绝大多数实验都是泵浦探测型的。其中许多依赖于光学超快激光器。在这里，一种新型的自由电子激光设备的激光器相结合的高平均功率输出Yb：YAG放大器的光谱展宽在赫里奥特型多程细胞和随后的脉冲压缩到100 fs的持续时间。与其他采用光学参量放大的设备激光器相比，新系统具有显着改善的噪声系数，紧凑，简单和功率效率。与FLASH一样，光学激光器以10 Hz的脉冲串重复率工作。这些脉冲串由800个$μ$ s长脉冲串组成，最多可达800个超短脉冲，它们以飞秒精度与自由电子激光同步。在实验室中，脉冲能量高达50 $μ$ J，60 fs的半高宽和1 MHz的频率在1.03 $μ$ m波长是可用的，并可以通过计算机控制进行调整。此外，还实现了非线性偏振旋转，以提高激光脉冲的对比度。首先，在平面光栅单色光子束线的自由电子激光的互相关测量证明，表现出用户实验在FLASH激光器的适用性。
2021-05-14 physics.optics
Post-compression of a Q-switched laser in a glass-rod multi-pass cell
针对调Q激光脉宽下限高、锁模超快激光复杂昂贵的问题，提出基于Herriott型玻璃棒多通池的后压缩方案，实验实现0.5ns/1mJ调Q脉冲压缩至24ps，数值验证可压缩至几皮秒，填补两类激光的参数空白。
2025-08-04 physics.app-ph physics.optics
Few-cycle pulse generation by double-stage hybrid multi-pass multi-plate nonlinear pulse compression
少周期脉冲是追踪物质超快动力学和驱动强场效应的重要工具。为了解决光子饥饿的应用，使用高平均功率激光器，然而，其不能直接提供低于100 fs的脉冲持续时间。通过光谱展宽和色散补偿对激光脉冲进行后压缩是克服这一限制的最有效方法。在这里，我们展示了一个非常紧凑的设置，将0.1 GW的峰值功率，皮秒激光变成2.9 GW的峰值功率，8.2 fs的源。120倍的脉冲持续时间缩短是在两级混合多通道，多板压缩设置。据我们所知，到目前为止，单独从批量多程电池中既没有报道更短的脉冲，也没有报道更高的峰值功率，这表明了混合方法的能力。例如，它使紧凑、具有成本效益和高重复率的阿秒源触手可及。
2022-10-20 physics.optics
A dispersion-engineered multi-pass cell for single-stage post compression of an Ytterbium laser
提出一种色散工程多程池方法，通过直接色散控制首次实现Yb激光器150 fs脉冲单级后压缩至20 fs以下，吞吐率达98%，为少周期领域开辟新途径。
2022-09-30 physics.optics
Ultrafast Large Area Micropattern Generation in Non-absorbing Polymer Thin-Films by Pulsed Laser Diffraction
我们报道了一种超快，平行和超越主微图形技术的非吸收聚合物薄膜（30 nm-400 nm）的激光衍射通过二维周期性光圈。由基底吸收的激光能量的重新分布导致聚合物薄膜的自组织，其形式为由薄膜的局部熔化和凝固引起的褶皱状表面浮雕结构。与传统的激光烧蚀和激光写入工艺不同，采用低激光能量密度仅被动地使聚合物溶胀作为预烧蚀工艺，而没有材料损失，并且没有与入射辐射的吸收/反应。在衍射图案的辅助下，薄聚合物膜中的自组织产生由细凸起线组成的微结构。这些规则的微结构具有比掩模几何形状复杂得多的形态和可以比掩模中的开口小一个数量级的非常窄的线宽。通过改变膜厚度、孔径尺寸和几何形状以及通过改变衍射图案，通过改变孔-基底距离。
2011-01-27 cond-mat.soft physics.optics
Compact, folded multi-pass cells for energy scaling of post-compression
本文提出一种紧凑折叠型多通池（CMPC），通过折叠光束路径缩小装置尺寸，实现高脉冲能量后压缩，实验将8 mJ脉冲从1 ps压缩至51 fs，并具备扩展至200 mJ的潜力。
2024-09-04 physics.optics
Double-pass multiple-plate continuum for high temporal contrast nonlinear pulse compression
本文提出了一种新的非线性脉冲压缩结构，双程多板连续体（DPMPC）。除了更小的占地面积之外，双通配置被设计成在不引起明显的高阶色散的情况下实现显著的带宽加宽，从而在仅可以补偿二次频谱相位时，相对于传统单通几何结构的时间对比度提高。在我们的概念验证实验中，187~ $μ$ J，190-fs的Yb基激光脉冲被压缩到20~fs的高吞吐量（75%），高斯特列尔比（0.76）和良好的光束均匀性使用DPMPC。随后产生的倍频程跨越频谱表现出显着提高蓝尾相比，由脉冲驱动的单通对应。
2022-01-31 physics.optics
Ultrafast Transverse Modulation of Free Electrons by Interaction with Shaped Optical Fields
电子束的时空整形是电子显微镜领域的一个大胆前沿，它使空间分辨率增强、选择性探测、低剂量成像和更快的数据采集成为可能。在过去的十年中，成形方法从被动相位板发展到低速静电和静磁显示器。最近，随着超快电子显微镜的出现，更高的成形速度和灵活性已经变得可行，体现了依赖于使用光来控制自由电子的范式的迅速变化。在这里，我们的实验表明，任意的横向调制的电子束是可能的，而不需要设计和制造复杂的电子光学元件或材料的纳米结构，而是诉诸于成形从平面薄膜反射的光束。我们证明了任意横向调制的电子波包通过非弹性相互作用与一个形状的超快光场控制的外部空间光调制器（SLM）。我们说明了这种方法通过产生厄米-高斯（HG）电子束HG 10和HG 01对称性，并讨论其可能的用途，在提高显微特征的成像对比度。相对于目前的方案，我们的方法采用外部SLM显着扩大了可以印在电子波函数上的图案的范围，并使电子成形更容易执行的任务。
2022-06-05 physics.optics quant-ph
High-Resolution Multi-Target DOA Estimation for Resonant Beam Systems
Shanghai Research Institute for Autonomous Intelligent Systems, Tongji University（同济大学上海自主智能无人系统科学中心）；School of Computer Science and Technology, Tongji University（同济大学计算机科学与技术学院）；College of Electronics and Information Engineering, Tongji University（同济大学电子与信息工程学院）
本文提出了一种高分辨率宽视场谐振束DOA估计系统，通过结合光学光谱算法和望远镜调制结构，实现多目标同时高精度DOA估计。
2026-03-10 physics.optics
A flexible and accurate total variation and cascaded denoisers-based image reconstruction algorithm for hyperspectrally compressed ultrafast photography
针对高光谱压缩超快摄影重建质量差的问题，提出基于全变分与级联去噪器的TV-CD算法，在即插即用ADMM框架中融合深度去噪先验，提升重建精度与质量，促进实际应用。
2023-09-06 eess.IV physics.optics
