Extinction theorem for ultrafast pulses
我们建议用消光定理来描述超短脉冲通过边界的反射和透射，而不是使用频率依赖的折射率。当脉冲宽度与弛豫时间相当时，特别是当载波频率接近吸收线时，结果与传统方法有很大差别。我们比较了这两种方法使用的数据GaAs在红外域。
2000-07-21 physics.optics
Three-stage dynamics of nonlinear pulse amplification in ultrafast mid-infrared fiber amplifier with anomalous dispersion
本研究揭示高增益反常色散中红外光纤中非线性脉冲放大经历啁啾平衡、类高阶孤子压缩和脉冲分裂三阶段，为设计高功率超快放大器提供指导。
2025-01-22 physics.optics
Efficient and compact source of tuneable ultrafast deep ultraviolet laser pulses at 50 kHz repetition rate
具有可调谐波长和极短持续时间的深紫外（DUV）激光脉冲是下一代技术和超快科学的关键使能技术。它们的产生一直是广泛的实验努力的主题，但迄今为止，还没有一种技术能够在一个光源中满足所有要求。在这里，我们展示了一个明亮的，高效的，紧凑的可调谐深紫外超快激光脉冲源的基础上共振色散波发射在中空毛细管纤维。包括镱基驱动激光器在内，总占地面积仅为120 x 75 cm，我们以50 kHz的重复频率产生208 nm至363 nm的脉冲，总效率高达3.6%。DUV产生的缩小比例降低了所需的能量，足以使双色几飞秒DUV脉冲的产生。
2023-01-09 physics.optics
Effects of orbital angular momentum on the pulse shape at the most intense ring of ultrafast vortices
最近的研究表明，在超快（少周期）涡旋中，轨道角动量（OAM）和时间自由度是耦合的。这种耦合在涡流的不同部分表现出不同的效果，如已经示出的脉冲能量最大的涡流周围的环，以及在紧邻涡流中心的环。然而，在许多应用中，最大能量的环不是主要感兴趣的，而是脉冲峰值强度最大的环，这在非线性光学应用中尤其如此，例如用超快涡旋激发高次谐波和阿秒脉冲也携带OAM的实验。本文描述了在最大脉冲峰值强度环处的OAM-时间耦合效应，该最大脉冲峰值强度环并不总是与最大脉冲能量环重合。我们发现，存在一个上限的拓扑电荷的大小，具有规定的脉冲形状的超快涡旋在其最强烈的环可以进行，反之亦然，对于一个给定的拓扑电荷的大小，在最强烈的环的脉冲的持续时间的下限。这些界限意味着，与一个给定的激光源光谱，合成的超快涡旋的持续时间增加的拓扑电荷的大小。给出了包含这些OAM时间耦合的超快涡旋的显式解析表达式，这些解析表达式在各种应用中可能会引起兴趣，特别是在它们的传播和与物质的相互作用的研究中。
2020-02-21 physics.optics
Ultrafast insulator-to-metal phase transition as a switch to measure the spectrogram of a supercontinuum light pulse
在这封信中，我们证明了利用非热光致相变的超快开关特性来确定复杂光脉冲的时间和光谱结构（光谱图）的可能性。作为证明，我们使用的VO 2多膜，经历一个超快的绝缘体到金属相变时，激发飞秒近红外激光脉冲。多膜光学特性的突变，在一个广泛的红外/可见光频率范围内，被利用来确定，在现场和以一种简单的方式，由光子晶体光纤产生的超连续谱脉冲的光谱图。脉冲结构的确定对于开发具有宽光谱范围（700-1100 nm）的频率分辨率的新的泵浦-探测实验是强制性的。
2009-10-20 physics.optics
Deep learning of ultrafast pulses with a multimode fiber
超短光脉冲的特性研究一直是一个关键而又困难的课题，它具有广泛的应用前景。我们提出并证明了一种自参考的方法，用多模光纤表征超快脉冲。在多模光纤的远端形成的线性和非线性散斑图案用于恢复未知脉冲的频谱幅度和相位。我们部署了一个深度学习算法来进行相位恢复。多模光纤中的空间和光谱模式的多样性消除了恢复的光谱相位的符号中的任何模糊性。我们的技术允许在一个简单的实验装置中进行单次脉冲表征。这项工作揭示了多模光纤作为光学传感的通用和多功能平台的潜力。
2019-11-02 physics.optics
Multi-pulse accumulation of gas molecular coherence enables gigahertz ultrafast frequency conversion
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；University of Southampton（南安普顿大学）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）；NORBLIS ApS（NORBLIS公司）
提出一种基于气体分子相干性在多脉冲序列中累积的频率转换机制，在空芯光纤中实现高达3 GHz重复率、纳焦耳脉冲能量的拉曼频率转换。
2026-10-14 physics.optics
Ptychographic ultrafast pulse reconstruction
我们展示了一种新的超快脉冲重建模式，它有点让人想起频率分辨光学门控，但使用修改后的设置和概念上不同的重建算法，这是来自重叠关联。即使它是一个二阶相关方案，它也没有时间模糊。此外，记录的光谱的数量比大多数其他相关的计划，连同一个强大的算法，导致非常快的重建收敛小得多。
2015-03-16 physics.optics
The effect of nonlinear lensing on the coupling of ultrafast laser pulses to hollow-core waveguides
充气空芯光纤是一种灵活的平台，通过各种非线性光学效应操纵超快激光脉冲。初始脉冲的高效高保真耦合对系统性能非常重要。本文采用（2+1）维数值模拟方法研究了气室窗口自聚焦对超快激光脉冲与空芯光纤耦合的影响。正如预期的那样，我们发现，耦合效率下降，耦合脉冲的持续时间发生变化时，入射窗口太靠近光纤入口。非线性时空整形和窗口的线性色散的相互作用产生不同的结果，这取决于窗口材料、脉冲持续时间和脉冲波长，其中较长波长的光束更能容忍窗口中的高强度。虽然偏移标称焦点以进行补偿可以恢复一些损失的耦合效率，但其仅略微改善脉冲持续时间。从我们的模拟，我们得出一个简单的表达式窗口和HCF入口面之间的最小距离。我们的研究结果往往空芯光纤系统的空间受限的设计，特别是在输入能量不恒定的影响。
2022-12-02 physics.optics
1kW 1mJ 8-channel ultrafast fiber laser
介绍了一种由8个相干合成放大通道组成的超快光纤啁啾脉冲放大器。激光器在1 mJ脉冲能量和260 fs脉冲持续时间下提供1 kW平均功率。证实了良好的光束质量和低噪声性能。该激光器已被证明适用于要求苛刻的科学应用。进一步的功率缩放是可能的，立即使用更多的放大器通道
2021-01-21 physics.optics
Ultrafast pulse propagation time-domain dynamics in dispersive one-dimensional photonic waveguides
本文针对色散集成波导中超快脉冲传播的时域性能问题，提出一种优化一维光栅波导结构参数的设计方法，并通过SOI平台实验验证，实现了峰值功率提升2.78倍和脉冲展宽降低24%。
2024-10-18 physics.optics
Optical Forces of Focused Ultrafast Laser Pulses on Nonlinear Optical Rayleigh Particles
光阱的原理通常基于光场与线性诱导偏振的相互作用。然而，当非线性光学纳米粒子被超快激光脉冲捕获时，来自非线性偏振的光学力变得显著。本文基于线性和非线性偏振效应，利用高重复频率超快激光脉冲，建立了作用在非线性光学纳米颗粒上的时间平均光学力。我们调查的折射非线性的大小和符号的光学力的依赖性。结果表明，自聚焦效应增强了光阱的俘获能力，而自散焦效应导致焦平面上势阱的分裂，使光阱不稳定。我们的计算结果与已有的实验观测结果吻合较好，为捕获非线性光学粒子提供了理论支持。
2017-09-21 physics.optics
Spectral shaping of an ultrafast modelocked Ytterbium fiber laser output through a passive intracavity optical filter; a simple and reliable route to sub-45 fs pulses
在这里，我们研究了使用无源腔内光学滤波器控制的偏振锁模，超快镱光纤激光器的激光输出光谱。通过滤波器截止频率的策略性放置，可以增加或扩展总体激射带宽。整体激光性能，包括脉冲压缩和强度噪声，研究了短通和长通滤波器的截止频率范围内，通过旋转过滤器调谐。我们证明了腔内滤波器的使用不仅形状的输出光谱，它提供了一个整体更宽的带宽和更短的脉冲在Yb：光纤激光器的路线。这些结果表明，光谱整形是一个有用的工具，例行实现亚45 fs脉冲持续时间的Yb：光纤激光器。
2022-09-30 physics.optics
Ultrafast spatio-temporal dynamics of terahertz generation by ionizing two-color femtosecond pulses in gases
本文对双色电离激光脉冲在气体中产生太赫兹波的时空传输效应进行了理论和实验研究。所观察到的强烈增宽的太赫兹光谱与气体压力的增加揭示了突出的作用的时空重塑和等离子体诱导的泵浦脉冲的蓝移的产生过程中。从（3+1）维模拟得到的结果与实验结果吻合得很好，并澄清负责太赫兹发射的机制。
2010-03-09 physics.optics
Bridging the gap between ultrafast optics and resonant photonics via omni-resonance
本文提出“全共振”方法，通过引入角色散使超快脉冲整个带宽耦合到单个腔共振，实现腔内峰值强度提升，为非线性光学效应的宽带共振增强铺平道路。
2025-10-13 physics.optics
All fiber ultrafast laser generating gigahertz pulse based on a hybrid plasmonic microfiber resonator
通过各种锁模方法产生高重复率超短脉冲的超快激光器可以使许多重要的应用受益，包括通信，材料加工，天文观测等。几十年来，基于耗散四波混频（DFWM）的锁模在产生重复率为千兆赫（GHz）量级的脉冲方面一直是基础，其中多波长梳状滤波器和长非线性元件是基本的。最近，这种方法已被改进，使用滤波器驱动DFWM，它利用两个过滤和非线性特性的二氧化硅微晶谐振器。然而，制造的复杂性和波导与光纤之间的耦合损耗是一个问题。在本研究中，我们提出一个数十至数百千兆赫的稳定脉冲全光纤激光器的基础上的混合等离子体微光纤结谐振器装置。与先前报道的脉冲产生机制不同，该操作利用由器件的偏振相关特征引入的非线性偏振旋转（NPR）效应来增加腔内功率以促进DFWM锁模，我们称之为NPR激励DFWM。这种易于制造的多功能器件同时用作偏振器、梳状滤波器和非线性元件，从而为微光纤谐振器器件在超快和非线性光子学中的应用提供了新的思路。我们相信，我们的工作为实现实用的低成本超快光源提供了重大改进。
2019-11-28 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
Active, reactive and instantaneous optical forces on small particles in the time domain: Ultrafast attosecond subcycle pulses
本文理论研究亚周期阿秒倏逝脉冲作用于小共振偶极粒子，揭示横向力、反向拉力和悬浮效应三种新光学力效应，为超快光学操控开辟新方向。
2025-07-05 physics.optics
Remote creation of strong and coherent emissions in air with two-color ultrafast laser pulses
我们实验证明了在空气中的飞秒灯丝内，通过正交偏振的双色驱动场（即，氮分子离子）产生在~391 nm和~428 nm处具有优异相干特性的强窄带发射。例如，800 nm激光脉冲及其二次谐波）。在391 nm和428 nm处的相干辐射的持续时间分别为~2.4 ps和~7.8 ps，这两个值都比泵浦光及其二次谐波脉冲的持续时间长得多。此外，所测得的激发分子系统的时间衰减特性表明一个“瞬时”的人口反转机制，可以实现在分子氮离子在超快的时间尺度可比的800 nm的泵浦脉冲。
2012-11-07 physics.optics
Ultrafast circularly polarized pulses tunable from the vacuum to deep ultraviolet
我们实验证明了有效的产生圆偏振脉冲可调谐从真空到深紫外（160-380 nm）通过谐振色散波发射光孤子在充气的中空毛细管光纤。在深紫外，我们测量到高达13微焦耳的脉冲能量，并从数值模拟，我们估计最短的输出脉冲持续时间为8.5 fs。我们还通过实验验证，简单地缩放线性和圆偏振泵浦之间的3/2的脉冲能量密切再现孤子和色散波动力学。基于以前的结果与线偏振自压缩和共振色散波发射，我们希望我们的技术可以扩展到产生圆偏振few-fs脉冲进一步进入真空紫外，和几个sub-fs圆偏振脉冲在近红外。
2021-08-16 physics.optics
Towards 'smart lasers': self-optimisation of an ultrafast pulse source using a genetic algorithm
短脉冲光纤激光器是一个复杂的动力学系统，具有广阔的工作状态空间，可以通过控制腔参数来访问。目标区的确定是一个多参数全局优化问题。在这里，我们报告的遗传算法的实施，以智能地定位稳定的单脉冲锁模在图8光纤激光器的最佳参数，并完全自动化的系统开启过程。稳定的超短脉冲可重复地实现了采用复合健身功能，监测时间和光谱输出特性的激光器。我们将光子学专业知识编码到算法中并应用机器学习原理的方法为自我优化“智能”光学技术铺平了道路。
2016-07-19 physics.optics
Towards direct nonlinear compression of energetic sub-nanosecond pulses to the ultrafast regime
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Lund University（隆德大学）；Ecole Normale Supérieure de Lyon（里昂高等师范学院）；Helmholtz-Institute Jena（亥姆霍兹耶拿研究所）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschnung GmbH（GSI亥姆霍兹重离子研究中心有限公司）；FFI (Norwegian Defence Research Establishment)（挪威国防研究局）
本文提出利用多镜多程单元直接压缩亚纳秒脉冲至飞秒领域，以实现高功率高能激光的超快脉冲生成。
2025-07-28 physics.optics
Nonlinear ultrafast modulation of the optical absorption of few cycle terahertz pulses in n-doped semiconductors
我们使用一个开放的孔径Z扫描技术，以显示如何强烈的几个周期的太赫兹脉冲可以经历一个非线性漂白的吸收在n-杂质半导体由于太赫兹电场驱动的谷间散射的电子在导带。相干检测的传输太赫兹脉冲波形还允许的非线性电导率动态其次亚皮秒的时间分辨率。Z-扫描和时域结果都与我们的理论分析一致。
2009-05-03 physics.optics
Measuring ultrafast laser pulses using a single-shot amplitude swing implementation
本文提出一种基于单轴楔形棱镜对的振幅摆动单发实现方案，结合ptychographic反演算法，实验证明其可测量单个超快激光脉冲，满足波动脉冲串表征需求。
2025-03-11 physics.optics
Ultrafast tuneable optical delay line based on indirect photonic transitions
我们介绍了一个间接的光子跃迁的概念，并展示了它在动态延迟线中的使用，以改变光脉冲的群速度。在超快的时间尺度上操作，我们表现出连续可调延迟高达20 ps，使用慢光光子晶体波导只有300 $μ$米的长度。我们的方法是灵活的，在一个脉冲流中的各个脉冲可以独立控制，我们证明了由30 ps的脉冲分离操作。两步间接过渡在这里展示了30%的转换效率。
2012-11-28 physics.optics
Real-time spectral analysis of ultrafast pulses using a free-space angular chirp enhanced delay
频率-时间映射是观测光学中超快现象和非重复事件的一种强有力的技术。然而，许多光源在与标准频率到时间映射实现不兼容的波长区域或功率电平下操作。最近开发的自由空间角啁啾增强延迟（FACED）消除了许多这些限制，并提供了一个线性的频率到时间的映射在任何波长区域的高反射率镜和衍射光学。在这项工作中，我们提出了一个详细的配方的光学传递函数的FACED设备。实验上，我们验证了这个传递函数的属性，然后提出简单的指导方针，以保证正确的操作的FACED频率到时间的测量。我们还实验演示了使用该系统的飞秒和皮秒脉冲的实时光谱分析。
2019-05-14 physics.optics
Remote dispersion scan: transformer-network retrieval of ultrafast pulses after non-linear propagation
University of Connecticut（康涅狄格大学）；Stony Brook University（石溪大学）
本文提出一种基于变换器网络的远程色散扫描方法，用于高效表征超快脉冲特性，通过单次测量实现与全二维扫描相当的精度。
2026-01-23 physics.optics
Deep-sub-cycle ultrafast optical pulses
本文提出利用深亚波长约束光场中的逆康普顿散射突破半周期极限，产生深亚周期飞秒和阿秒脉冲，为超快光与物质相互作用及超分辨光学技术开辟新途径。
2024-11-20 physics.optics
Real-time reconstruction of intense, ultrafast laser pulses using deep learning
超快激光（$< 500$ fs）使激光物质相互作用的强度超过$10^{18} \rm{Wcm}^{-2}$只有毫焦耳的激光能量。然而，随着脉冲持续时间变短，需要更大的光谱带宽。增加带宽导致时间结构对光谱相位越来越敏感，然而测量激光脉冲的光谱相位是不平凡的。虽然光谱相位的直接测量不能使用平方可积分检测器完成，但相位信息可以通过测量非线性光学效应的光谱响应来重建。我们介绍了一种新的深度学习方法，使用广义非线性薛定谔方程和自相位调制，一种由材料传播产生的$χ_3$非线性。通过对脉冲在已知材料中传播的数值模拟训练神经网络，可以使用光谱变化的特征来重建光谱相位。该技术还对脉冲的局部能量密度敏感，从而能够计算完整的时间强度分布。我们证明了我们的方法在一个模拟的大带宽脉冲进行适度的材料色散，和实验产生的宽带光谱与大量的材料色散。错误率很低，即使引入适量的噪声。利用单片玻璃和光谱仪，可以在强超快激光系统上实时测量Single Shot相位和通量。
2021-04-16 physics.optics
Spectral Index of OAM-Carrying Ultrafast Localized Pulses
我们研究了载OAM局域波的光谱自由度，及其对横向强度分布的影响。特别是，我们把注意力集中在两个不同的家庭的频谱，即指数衰减谱，这是非常紧密地连接到基本的X波，贝塞尔调制谱。对于每一类，我们展示了它是如何可能的，通过适当的操纵他们的光谱，结构的横向强度分布，从而创建一个径向结构类似的拉盖尔-高斯光束。为了完成我们的分析，我们调查的线性和角动量的局部化波的两个谱函数的影响。
2020-07-03 physics.optics
Shaping Ultrafast Pulses for Enhanced Resonant Nonlinear Interactions
本研究探讨了反正切光谱相位整形脉冲在共振等离激元纳米结构中对四波混频的增强机制，揭示了补偿色散与诱导多光子路径相长干涉两种机制，为增强高次谐波产生提供了新策略。
2025-07-01 physics.optics
Shaping speckles: spatio-temporal focussing of an ultrafast pulse through a multiply scattering medium
相干光的多次散射是一个既有基础又有应用价值的问题。在光学中，相位共轭允许通过多重散射介质进行空间聚焦和成像;然而，时间控制仍然是难以捉摸的，多重散射仍然是飞秒科学的挑战。在这里，我们报告的空间和时间分辨测量产生的散斑场的超快光脉冲通过厚的强散射介质的传播。使用光谱脉冲整形，我们展示了空间局部化的输出散斑的傅立叶极限持续时间的时间再压缩，提供了一个光学模拟的声学制度中的时间反转实验。这种方法表明，多重散射介质可以在飞秒尺度上用于光操纵，并且具有多种潜在应用，包括量子控制，生物成像和光子学。
2011-09-11 physics.optics
Ultrafast Spin-to-Orbit and Orbit-to-Local-Spin Conversions of Tightly Focused Hybridly Polarized Light Pulses
自旋轨道相互作用（SOI）为自旋光子学器件的发展提供了一个新的可行的路线图。然而，现有的策略来控制SOI通常集中在剪裁光场的空间维度，而忽略了固有的时间。本文首先基于时间辅助矢量衍射理论和快速傅立叶变换，给出了自旋-轨道和轨道-局域自旋转换的超快时间效应。这种相互转换取决于入射的混合矢量光脉冲是否携带涡旋相位或没有在一个单一的高数值孔径的几何形状。对于无涡旋相的情况，我们发现它使轨道角动量携带的横向分量场成为可能，并且所得到的嵌入在聚焦光场中的轨道角动量随时间的推移保持恒定的旋转，这表明发生了可控的自旋-轨道转换.相比之下，研究表明，混合偏振的矢量涡旋光脉冲可以在焦点处获得局部激发的圆偏振，并且这种诱导的局部圆偏振与超快变化的时间无关，而由此产生的自旋角动量密度分量则经历出现和消失之间的交替。随着时间的推移，从而产生可调的轨道到局部自旋转换。这些奇异的超快相互转换不仅为超快光子学领域注入了新的活力，而且刷新了我们对光子SOI范例的理解。
2021-12-10 physics.optics
Ultrafast demagnetization of iron induced by optical vs terahertz pulses
我们研究了光脉冲和太赫兹泵浦脉冲激发下铁磁性铁的超快磁化猝灭。而光泵（光子能量为3.1 eV）诱导强烈的非热电子分布，太赫兹激发（~4 meV）的结果在准热扰动的电子人口。利用磁光克尔效应（MOKE）研究了抽运诱导的自旋和电子动力学。反卷积过程允许我们将时间分辨率降低到130 fs，即使驱动太赫兹脉冲的长度超过0.5 ps。值得注意的是，MOKE信号表现出几乎相同的时间演化的光和太赫兹泵浦脉冲，尽管三个数量级不同数量的激发电子。我们能够定量地解释我们的结果使用基于准弹性自旋翻转散射模型。它表明，在小微扰极限下，金属铁磁体的退磁速率与电子的过剩能量成正比，而与它们分布的精确形状无关。我们的研究结果表明，超快退磁和密切相关的太赫兹自旋输运的动力学不依赖于泵浦光子能量。
2021-06-03 physics.optics
High-performance ultrafast pulse compression in the visible spectral range for extreme nonlinear optics at kHz-MHz repetition rates
提出一种基于多板方案的单级压缩技术，将515 nm超快脉冲从180 fs压缩至40 fs，效率高且光束质量优异，为高重复频率下的极端非线性光学和高次谐波产生提供了新途径。
2023-07-03 physics.optics
Laser Pulse Diagnostics of Ultrafast <8 fs Pulses Through Two-Photon Absorption Fluorescence In Liquid Media -- The Role of GVD and Third-Order Dispersion
本研究利用液体中双光子吸收荧光法，结合自主开发的数值算法，实现了<8 fs超快激光脉冲的色散测定与时间轮廓表征，方法低成本、鲁棒性强，对准灵敏度优于传统方法。
2024-11-03 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
Self-referencing 3D characterization of ultrafast optical-vortex beams using tilted interference TERMITES technique
飞秒光脉冲携带的光学角动量（OAM）具有螺旋相位波前和超快时间分布等特性，在非线性光学、强场物理和激光微加工等领域有着广泛的应用。虽然OAM携带的超快脉冲的产生及其与物质的相互作用已经在实验中被深入研究，但是在时空域中的超快OAM携带的光束的三维表征已经被证明是难以实现的。传统的测量方案依赖于参考脉冲光束的使用，该参考脉冲光束需要在其相阵面中被很好地表征并且与被测光束具有足够的重叠和相干性，这在很大程度上限制了这些方案的实际应用。在这里，我们展示了一个自参考设置的基础上倾斜的干涉仪，可用于测量完整的时空信息的OAM携带飞秒脉冲与不同的拓扑电荷。通过扫描一个干涉仪臂，可以使用倾斜的干涉信号获得脉冲空间轮廓上的光谱相位，并且可以同时检索光场在其相位奇点周围的一个特定位置处的时间包络，从而实现三维光束重建。这种自参考技术能够测量时空超快涡旋光束，在非线性光学和光与物质相互作用等领域有着广泛的应用前景。
2022-09-15 physics.optics
Enhancement of ultrafast electron photoemission from metallic nano antennas excited by a femtosecond laser pulse
我们已经证明了第一次，在铝表面上的纳米天线（中心纳米尖端内的亚微米坑）的阵列，制造使用特定的双脉冲飞秒激光照射方案，结果在28倍的增强的非线性（三光子）电子光电发射产率，由第三个强烈的红外飞秒激光脉冲驱动。支持的数值电动力学模型表明，电子发射增加，而不是由于一个更大的有效铝表面，但由于瞬间局部电磁场增强附近的纳米天线，由尖端的避雷针效应和作为微反射器和环形边缘作为等离子体透镜的凹坑的聚焦效应。
2013-12-20 physics.optics
Ultrafast Pulse Retrieval from Partial FROG Traces Using Implicit Diffusion Models
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory, Stanford University（斯坦福大学SLAC国家加速器实验室）；California NanoSystems Institute（加州纳米系统研究所）
本文提出基于隐式扩散模型的FROG轨迹恢复方法，有效处理低采样率下的超快脉冲强度和相位恢复，优于传统CNN和序列模型，在准确性和效率上表现优异。
2026-04-28 physics.optics
Ultrafast bursts of tailored spatiotemporal vortex pulses
本研究实验生成了具有可控时间依赖特性的时空涡旋脉冲串，实现了皮秒尺度横向OAM切换与手性控制，为超快光物质相互作用等领域提供了新工具。
2024-07-29 physics.optics
Programmable and arbitrary-trajectory ultrafast flying focus pulses
本文提出一种设计光学配置的方法，结合轴抛物面与反射阶梯镜或可变形镜-空间光调制器对，可产生具有任意轨迹焦点的超短飞行焦点脉冲，并支持快速探索与优化，适用于激光实验。
2023-07-11 physics.optics
An ultrafast electro-optic light source with sub-cycle precision
控制飞秒光脉冲的时间精度优于载波场的一个周期，对测量和操纵光与物质之间的相互作用有着深远的影响。我们探索了连续激光器经电光调制后产生的脉冲，实现了无锁模腔的亚周期光控制。我们的超快源重复率为10 GHz，源自光学腔稳定激光器和微波腔稳定电子振荡器。子周期的脉冲训练的定时抖动是通过相干地连接激光器和振荡器通过载波包络相位稳定，使光子芯片的超连续谱，跨越近红外高达1.9倍频程。此外，我们报告的技术是相关的重复率高达30 GHz的其他超快激光器，并可能允许稳定的几个周期的脉冲产生更广泛的来源。
2017-11-22 physics.optics
Direct ultrafast parametric amplification pumped by a picosecond thin-disk laser
光学二次非线性本质上是超快的，而参量相互作用通常只表现出宽带特性。宽带相位匹配技术在参量放大和应用方面取得了巨大的进展。在现有的宽带参量放大装置中，转换的功率效率被限制为近似能量效率，并且对信号功率增强的期望需要在放大之后进行额外的脉冲压缩。在这里，我们展示了超快参量放大具有非凡的功率效率为1155%，这使得强烈的飞秒脉冲的产生，而不需要脉冲展宽器和压缩器。通过皮秒泵浦的直接飞秒信号放大通过超快参数环境实现，其中当它们在非线性晶体中传播时，较快速度的预延迟信号逐渐超过并有效地耗尽较慢速度的泵浦。所展示的技术将导致超快激光器及其应用的突破。
2022-06-16 physics.optics
Zeptosecond Electron Pulse Train and Ultrafast Coherent Control of Quantum States via Multiphoton Inelastic Cherenkov Diffraction
本文研究激光场中电子在慢化波相位光栅上的非弹性衍射散射，揭示涉及多达10^4个光子的相干多光子交换可产生阿秒-仄秒电子脉冲，并提出实现仄秒电子脉冲及量子态超快相干控制的新机制。
2025-07-03 physics.optics
Ballistic Imaging of High-Pressure Fuel Sprays using Incoherent, Ultra- short Pulsed Illumination with an Ultrafast OKE-based Time Gating
提出了一种基于光学克尔效应的时间门，泵浦光和探测光共线入射到克尔介质液体二硫化碳中，用于高压燃料喷雾的弹道成像。用于照明研究对象的探测脉冲是从水中紧密聚焦的飞秒激光脉冲产生的超连续谱中提取的，从而破坏了它们的相干性。光学成像的空间分辨率和门定时进行了研究，并与一个类似的设置没有超连续谱产生，其中探头仍然是相干的。最后，给出了几幅燃油喷雾在相干和非相干光照射下的弹道图像，并进行了定性比较。
2015-02-11 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
Single-shot Ultrafast Imaging via Spatiotemporal Division of Femtosecond Laser Pulses
我们已经开发出一种单次拍摄成像技术，可以捕获发生在飞秒到皮秒时间尺度上的超快事件。该技术是基于一种光学泵浦探测方法，其中多个时间延迟的飞秒脉冲同时探测泵浦激发的样品。在这里，我们使用两组2 × 2的反射镜阵列的空间/时间划分和路由的多个探测脉冲。这种单次激发方案已成功地应用于捕获空气中以光速传播的飞秒电离前沿，以及固体靶的激光诱导烧蚀。
2018-07-05 physics.ins-det physics.optics
Frequency modulated few-cycle optical pulse trains induced controllable ultrafast coherent population oscillations in three-level atomic systems
研究了频率调制的周期数光脉冲训练在二能级原子中引起的超快相干布居振荡。通过数值求解超越旋波近似的光学布洛赫方程，研究了非共轴光学振荡现象。我们证明了原子的量子态和UCPO的频率可以分别通过控制脉冲序列中的脉冲数和脉冲重复时间来控制。此外，还研究了粒子数反转对激光脉冲参数变化的鲁棒性。所提出的方案可能是有用的创建原子在选定的量子态所需的时间长度，并可能在超快光开关的潜在应用。
2012-11-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Linear chirp instability analysis for ultrafast pulse metrology
脉冲训练不稳定性经常引起超快脉冲特性测量中的误解。最突出的是相干伪影，具有非周期性波形的部分锁模激光器仍可能产生自相关，该自相关常常被误解为相干脉冲训练的指示。一些现代脉冲表征方法也容易错过相干伪影的存在。在这里，我们解决了特别困难的情况下，脉冲训练与啁啾只有不稳定性。这种不稳定性被证明是几乎不可见的自相关测量，但可以检测到与青蛙，蜘蛛，和分散扫描。我们的研究结果清楚地表明，非常小心是必要的，以排除啁啾不稳定性的激光器与不清楚的锁模机制和压缩实验中的单周期制度。在迄今为止分析的所有动态脉冲训练不稳定性中，这种不稳定性似乎是最好的隐藏的不相干性，并且是最难检测的。
2019-10-16 physics.ins-det physics.optics
Ultrafast laser pulse characterization by THG d-scan using optically enhanced graphene coatings
为了提高石墨烯的非线性光学响应和抗激光损伤能力，我们利用甲酸光辅助转移氢化反应成功地对5层TCVD生长的石墨烯进行了功能化。使用功能化的石墨烯样品，我们能够使用THG色散扫描完全表征亚10 fs超短激光脉冲，结果与原始石墨烯样品获得的结果非常一致。
2022-06-03 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast and selective coherent population transfer in four-level atoms by a single frequency chirped few-cycle pulse
本文报道并提出了一种利用单频啁啾脉冲实现四能级原子超快选择性布居转移的简单方案。结果表明，只要调节啁啾补偿参数，就可以将原子的布居转移到原子的预选态。还研究了该方案对激光脉冲参数变化的鲁棒性。所提出的方案对于分子中的选择性布居转移也是有用的。
2013-03-01 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Nanoscale confinement of energy deposition in glass by double ultrafast Bessel pulses
超快激光脉冲在空间上被整形为贝塞尔光束，产生高纵横比的等离子体通道，其弛豫可以导致纳米通道的形成。我们报告了一个强大的增强的纳米通道钻孔效率与照明由10至500 ps之间的延迟分开的双脉冲。这使得能够形成直径低至100 nm的纳米通道。实验吸收测量表明，钻井效率的增加是由于能量沉积的约束的增加。纳米通道的形成对应于第二脉冲的吸收的急剧变化，表明发生了由第一脉冲产生的相变。这创造了一种高度吸收的长寿状态。我们的测量结果表明，它是兼容的半金属化的温暖致密的玻璃发生在第一个激光脉冲照射后的时间尺度<10 ps。
2021-02-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Demonstration of two-atom entanglement with ultrafast optical pulses
我们利用超快激光脉冲序列演示了两个囚禁原子离子量子比特的量子纠缠。与以前的库仑相互作用介导的纠缠演示不同，该方案不需要限制在Lamb-Dicke区域，并且由于其速度对环境噪声不太敏感。为了阐明超快相位门的物理机制，我们仅用10个脉冲产生了高纠缠率，每个脉冲的持续时间为$\sim20$ ps，并展示了具有$(76\pm1)$ %保真度的纠缠Bell态.这些结果为通过仅激发局部运动模式在大量量子比特集合内进行纠缠操作铺平了道路。
2017-09-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
