Coherent perfect absorbers for transient, periodic or chaotic optical fields: time-reversed lasers beyond threshold
近期作品[Y.D. Chong { \it等}，物理修订信函{ \bf 105}，053901（2010）; W. Wan { \it等人}，Science { \bf 331}，889（2011）]已经表明，在阈值处的激光发射的时间反转过程实现了相干完美吸收体（CPA）。在CPA中，具有特定耗散程度的光学腔中的损耗介质（其模量等于激光介质的增益）可以完美地吸收离散频率处的相干光波，所述离散频率是激光模式的时间反演对应物。在这里，时间反转的激射和CPA的概念被扩展为由在任意（并且通常高度非线性）制度中操作的激光器发射的光辐射，即用于瞬态、混沌或周期性相干光场。我们证明，任何电磁信号$E(t)$所产生的激光系统\textbf{S}工作在任意制度可以完全吸收CPA设备$\bf{S'}$，这是简单地实现内置\textbf{S}的宽带线性吸收器（衰减器）的适当的透射率。作为例子，我们讨论了CPA设备，完全吸收混沌激光信号和调频光波。
2012-05-23 physics.optics
Carrier-envelope-phase stable, high-contrast, double chirped-pulse-amplification laser system
报道了第一个载波包络相位稳定啁啾脉冲放大器（CPA），该放大器在相对论强度激光与等离子体相互作用中具有高时间对比度，重复频率为1 kHz。该激光器基于双CPA架构，包括XPW滤波技术和基于高能GRISM的压缩器。产生了8 mJ、22 fs的脉冲，在-20ps处具有10-11的时间对比度和240 mrad RMS的CEP漂移。
2018-02-05 physics.optics
Contrasting Spectral Signatures and Sensitivities of CPA-Lasing in a $\cal PT$-Symmetric Periodic Structure
CPA激光是在宇称-时间（$\cal PT$）对称光子系统中提出的相干完全吸收和激射共存状态。在这项工作中，我们表明，由散射矩阵（$S$）的奇异值谱显示的CPA-激光的光谱特征可以比由$S$的本征值谱显示的宽几个数量级。由于前者反映了光可以被吸收或放大的强度，而后者则表明了$S$的自发对称性破缺，因此这些对比鲜明的光谱特征表明，即使在$S$的$\cal PT$对称相位中也可以实现近乎完美的吸收和极强的放大，这是已知的，并由其通量守恒本征态定义。我们还表明，这些对比鲜明的光谱签名是伴随着显着不同的灵敏度，无序和不完善，这表明本征值谱是潜在的适合检测和奇异值谱鲁棒切换。
2016-11-11 physics.optics
Quantum interference control of perfect photon absorption in a three-level atom-cavity system
分析了三能级原子-腔系统中利用腔电磁诱导透明（EIT）控制相干光子吸收的方案。相干完全吸收（CPA）是在激光过程具有时间反演对称性，腔界面发生相消干涉时产生的。通常，CPA的频率范围取决于腔镜的衰减率。当控制激光器稳定时，腔衰减率越小，CPA的频率范围越宽，对于给定的频率，满足CPA条件的输入光强越大。在腔参数一定的情况下，控制激光器的拉比频率对CPA的频率范围影响不大。然而，利用EIT型量子干涉，CPA模式可由控制激光器调谐。这就意味着，在给定的输入激光频率和强度下，CPA可以作为相干非理想吸收（CNPA）来控制。此外，利用输入探测激光的相对相位，探测场可以被完美地透射和/或反射。因此，该系统可以用作可控的相干理想吸收器或发射器和/或反射器，并且我们的工作可能在光学逻辑器件中具有实际应用。
2021-05-30 physics.optics quant-ph
Design, Optimization, and Blackbox Optimization of Laser Systems
本文提出模块化端到端CPA+NLO激光系统仿真软件，可解析时空电磁场与关键物理量，并通过LCLS-II案例验证其逆向工程、优化和逆向设计能力。
2023-04-20 physics.optics
Programmable Generation of Terahertz Bursts in Chirped-Pulse Laser Amplification
激光脉冲的放大脉冲串被寻求用于各种加工、沉积、光谱和强场应用。标准的频域和时域技术的脉冲分割成为不足时，内突发重复率达到太赫兹（THz）的范围，作为无法访问的光谱分辨率的结果，要求干涉的稳定性，和崩溃的啁啾脉冲放大（CPA）的概念，由于安全的时间拉伸所需的可用带宽的损失。避免突发放大的挑战，并诉诸于一个有损后分割的孤立的激光脉冲后，CPA离开频域和时域技术的局限性未解决。在这封信中，我们展示了一种方法，成功地结合了太赫兹脉冲的振幅和相位整形，形成使用游标效应，从CPA再生放大器的频谱模式和有效的能量提取的主动稳定。作为概念的证明，飞秒近红外脉冲的放大突发通过光学整流被下转换成可调谐的太赫兹频率脉冲。
2020-08-08 physics.optics
Coherent perfect absorber and laser in purely imaginary conjugate metamaterials
共轭超材料是指介电常数和磁导率互为复共轭的材料，它同时具有损耗和增益的特性。通过采用共轭超材料与一个纯粹的想象的形式，我们提出了一种机制，实现相干完美吸收体（CPA）和激光模式，这已被广泛研究的宇称时间对称系统。此外，获得CPA和激光模式，包括同时获得它们的一般条件，通过分析纯虚共轭超材料制成的平板的波散射特性被揭示。具体地说，在具有次单位有效折射率的纯虚共轭超材料平板中，可以实现对来自空气的入射波的完美吸收。
2017-08-07 physics.optics
$\mathcal{PT}$-symmetric microring laser-absorber
本文从理论上研究了具有混合折射率和增益光栅的$\mathcal{PT}$对称微环与主波导外耦合的激射和相干完全吸收特性。对于位于$\mathcal{PT}$对称破缺点的复合光栅，可以实现理想的单向（顺时针或逆时针）激光发射，但光栅不能区分纵模，不能同时实现CPA。在光栅$\mathcal{PT}$对称性破缺点以上，可以获得单模发射和同时CPA，环中顺时针和逆时针模的激发是不平衡的和可控的。
2014-07-17 physics.optics quant-ph
A Survey of Spatio-Temporal Couplings throughout High-Power Ultrashort Lasers
宽带光束的时空耦合研究是超短激光系统优化和应用的关键课题。这就要求对STC进行准确的测量。然而，直到最近，这种完整的时空或空间光谱表征才成为可能，并且到目前为止，它主要是在实验发生的激光系统的输出处实现的。在这次调查中，我们首次提出了STC测量在不同阶段的高功率超短激光系统的集合，所有的啁啾脉冲放大（CPA）技术的基础上，但有非常不同的输出特性。该测量活动揭示了各种来源的时空效应，并促使在整个CPA激光链以及更广泛类型的超快激光系统中扩展使用STC表征。通过这种方式，不仅可以获得有关潜在缺陷的知识，还可以获得有关先进超短激光系统的基本动力学和操作机制的知识。
2021-09-26 physics.optics
1720nm-1800nm tunable chirped pulse amplification based on thulium-doped fiber
本文提出基于单模掺铥光纤的1720–1800 nm可调谐CPA系统，在22.7 MHz下输出300–500 fs脉冲，功率为126–294 mW，可服务于生物医学成像与中红外产生。
2023-12-11 physics.optics
Spectral Singularities and CPA-Laser Action in a Weakly Nonlinear PT-Symmetric Bilayer Slab
研究了弱非线性PT对称双线性平板光学活性材料的光谱奇异性。特别地，我们导出了激光阈值条件，并计算了激光输出强度。这些揭示了系统的以下意想不到的特征：1。对于层的折射率的实部$η$等于1的情况，有损层的存在降低了阈值增益; 2.对于当$η-1$比折射率的虚部的大小大得多时更常见的情况，阈值增益系数是具有局部最小值的$η$的函数。后者与增益材料的均质板的阈值增益系数形成鲜明对比，该阈值增益系数是$η$的递减函数。我们用这些结果来评论的非线性效应的前景，使用这个系统作为CPA激光器。
2014-04-07 math-ph math.MP physics.optics
Coherent perfect absorption in resonant materials
相干完全吸收（CPA）是一种干涉效应，它保证了损耗层中的完全吸收，而与其固有损耗无关。迄今为止，它只在单一波长或窄带宽下被观察到，因此波长相关的吸收可以忽略不计。在这里，我们产生CPA的带宽为~ 60 nm的2微米厚的聚合物膜与低掺杂浓度的有机激光染料。一个平面腔的设计与光谱的“下降”，以适应染料的共振线宽，并因此实现CPA，即使在其吸收边缘。这种方法允许在激光染料中实现强吸收，并且通常在谐振材料中实现强吸收，而与固有吸收水平无关，具有at光谱分布，并且不会由于高掺杂水平而遭受吸收淬灭。
2020-11-09 physics.optics
Doppler Pulse Amplification
针对啁啾脉冲放大（CPA）存在的增益窄化限制脉冲时长的问题，提出基于时空调制界面多普勒频移的多普勒脉冲放大（DoPA）方法，可缓解增益窄化且系统更紧凑，为高效高强度激光系统提供新路径。
2025-07-31 physics.optics
A route to high peak power and energy scaling in the mid-IR chirped-pulse oscillator-amplifier laser systems
本文提出一种混合中红外CPO-CPA系统新路径，利用CPO种子源结合耗散孤子能量扩展与CPA技术，避免非线性损伤，实现高峰值功率和能量扩展，不牺牲脉冲宽度，并给出实验与理论对比路线图。
2023-03-13 nlin.PS physics.optics
Interferometric characterization of pulse front tilt of spatiotemporally focused femtosecond laser pulses for three-dimensional micromachining application
我们报告的实验测量的脉冲前倾斜（PFT）的时空聚焦飞秒激光脉冲在空气和散装透明材料，这是通过检查的时空聚焦脉冲和传统的聚焦参考脉冲之间的干涉图案作为两个脉冲之间的时间延迟的函数。我们的模拟结果与实验观察吻合得很好。
2014-08-31 physics.optics
Spatio-temporal characterization of mid-infrared laser pulses with spatially encoded spectral shearing interferometry
本文报道了三级光学放大器产生的中红外高强度激光脉冲的空间分辨全振幅和全相位特性。我们使用空间编码的安排（SEA-）SPIDER与光谱滤波器的辅助生成空间分辨表征。使用五个可互换的滤波器组，我们能够用一个设备以最小的调整来表征1到2μm的脉冲。
2012-10-31 physics.optics
Spatio-temporal extreme events in a laser with a saturable absorber
本文研究了带有可饱和吸收体的大面积半导体激光器发射场的横向$(x,y)$截面上发生的极端事件。我们执行统计分析的时空事件被识别为3D空间$(x,y,t)$中的场强的最大值。我们确定极端事件更容易发生的参数空间中的区域，我们研究这些极端事件与已知存在于同一系统中的腔孤子的连接，固定和自脉冲。
2016-10-20 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
Spatio-Temporal Coupling Controlled Laser for Electron Acceleration
受加速同步困难的限制，如何在非相对论和相对论之间架起一座桥梁，一直是片上介质激光加速器（DLA）面临的一个长期挑战。在这里，我们提出了一个DLA的基础上的时空耦合（STC）控制的激光脉冲，这使得非相对论电子的加速到亚MeV的水平在一个单一的加速结构（啁啾空间光栅）。它通过色散操纵提供驱动激光的高精度时间和空间调谐，从而在大的能量范围内同步加速速度增加的电子。此外，STC方案是一种通用方法，并且可以扩展到其他波长的驱动场，例如太赫兹脉冲。我们的研究结果带来了新的可能性，兆电子伏级便携式电子源和桌面加速实验。
2022-02-01 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
Controlling the velocity of ultrashort light pulses in vacuum through spatio-temporal couplings
由于其宽的光谱宽度，超短激光器提供了新的可能性来塑造光束并控制其特性，特别是通过使用时空耦合。在这方面，我们提出了一个理论研究的线性传输的超短激光束，结合时间啁啾和标准的像差称为纵向色差。当这样的光束在真空中或线性介质中聚焦时，这两种效应的相互作用可以被利用来将所得强度峰值的速度设置为瑞利长度内的任意值，即精确地在通常使用激光脉冲的地方。这种光束可以在控制激光与物质的相互作用方面找到突破性的应用，特别是在激光驱动的粒子加速方面。
2017-08-21 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
Synchronization of complex spatio-temporal dynamics with lasers
Université de Lorraine, CentraleSupélec（洛林大学、中央苏佩莱克）；Chaire Photonique（光子学教席）
本文利用广域垂直腔面发射激光的复杂动态，展示了实验室尺度上弱耦合振荡器的同步现象，并为基于混沌同步的多用户物理层安全通信提供了新方向。
2026-03-02 physics.optics
Measuring spatio-temporal couplings using modal spatio-spectral wavefront retrieval
时空耦合的知识，如脉冲前倾斜或曲率是重要的，以确定高功率激光的聚焦强度。诊断这些耦合的常用技术要么是定性的，要么需要数百次测量。在这里，我们提出了一个新的算法检索时空耦合，以及新颖的实验实现。我们的方法是基于Zernike-Taylor基的空间谱相位的表达，使我们能够直接量化常见的时空耦合系数。我们利用这种方法进行定量测量，使用一个简单的实验装置，由不同的带通滤波器在前面的Shack-Hartmann波前传感器。这种使用窄带滤波器（缩写为NPCON）的激光耦合的快速获取在现有设施中容易且便宜地实现。为此，我们提出了一个测量的时空耦合在ATLAS-3000拍瓦激光器使用我们的技术。
2023-03-02 physics.optics
Spatio-Temporal Supermodes:Rapid Reduction of Spatial Coherence in Highly Multimode Lasers
空间相干性量化了空间场随时间的相关性，并且是光的基本性质之一。在这里，我们研究的高度多模激光器在短时间尺度的制度的空间相干性。反直观地，我们表明，在这个制度中，时间（纵向）模式在空间相干性降低中发挥着至关重要的作用。为了评估空间相干性，我们测量了由具有超过$10^5$激射空间（横向）模式的高度多模激光器产生的散斑场的时间动态，并检查了散斑对比度对检测设备的曝光时间的依赖性。我们发现，在短时间尺度的制度，空间和时间模式相互作用，形成时空超模，这样的空间自由度编码到时间模式。结果，散斑对比度取决于时间模式的数量，并且空间相干度降低并且散斑对比度被抑制。在长时间尺度下，超模不再是激光模式结构的有效表征。因此，空间相干性是独立的时间模式，和经典的结果，其中的散斑对比度被抑制的空间模式的数量，得到。由于这种新的时空机制，高度多模激光器可用于高速全场成像应用中的散斑抑制，正如我们在这里展示的快速移动物体的成像。
2018-04-25 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
Self-calibrating d-scan: measuring ultrashort laser pulses on-target using an arbitrary pulse compressor
在超短脉冲激光器的大多数应用中，时间压缩器用于在目标或样品中实现期望的脉冲持续时间，并且精确的时间表征是重要的。色散扫描（d-扫描）脉冲表征技术通常涉及使用玻璃光楔赋予脉冲可变的、明确定义的色散量，同时测量由这些脉冲产生的非线性信号的频谱。这对于宽带少周期脉冲非常有效，但是更长、更窄带宽的脉冲更难以以这种方式测量。在这里，我们展示了自校准d-扫描的概念，它扩展了d-扫描技术的适用性，任意持续时间的脉冲，使其完整的测量，而无需事先了解所引入的分散。特别是，我们表明，脉冲压缩器已经在啁啾脉冲放大（CPA）系统中使用，可以用来同时压缩和测量的时间分布的输出脉冲在目标上以一种简单的方式，而不需要额外的诊断或校准，而在同一时间校准的压缩机本身往往是未知的差分色散。我们证明了该技术通过模拟和实验在已知条件下。最后，我们将其应用于CPA激光器的27.5 fs脉冲的测量和压缩。
2018-02-07 physics.ins-det 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
Dissipative spatiotemporal soliton in a driven waveguide laser
本文提出通过泵浦光空间整形在波导激光器中产生耗散时空孤子，并利用慢时间调制结合动态增益饱和实现宽参数范围稳定，且该方法可类比推广至弱耗散玻色-爱因斯坦凝聚体的稳定。
2024-08-12 nlin.PS physics.optics
Spatiotemporal control of high-intensity laser pulses with a plasma lens
本研究利用等离子体透镜实现高强度激光脉冲的时空控制，使啁啾脉冲产生可任意预设速度的飞行焦点，该器件可近距放置且能在近相对论强度下工作，为激光应用优化提供新途径。
2023-12-19 physics.optics physics.plasm-ph
High-Efficiency Plasma-Based Compressor for Ultrafast Soft X-ray Free-Electron Lasers
针对软X射线自由电子激光中传统光学压缩器的效率限制，提出利用高度电离惰性气体等离子体的高效压缩器，在5.2 nm处透射率超70%，可将25 fs脉冲压缩至1.4 fs，峰值功率超100 GW，克服了软X射线CPA效率瓶颈。
2025-05-30 physics.acc-ph physics.optics physics.plasm-ph
Spatiotemporal control of laser intensity through cross-phase modulation
时空脉冲整形提供对强度峰值的轨迹和范围的控制。虽然这种控制可以增强基于激光的应用，但是整形脉冲所需的光学配置可以约束横向或时间轮廓、持续时间或轨道角动量（OAM）。在这里，我们提出了一种新的时空控制技术，通过使用“模板”脉冲时空结构的第二个，主要脉冲通过交叉相位调制（XPM）在克尔透镜，减轻这些限制。时间成形的模板脉冲在主脉冲内引起时间相关的聚焦相位。这种称为“飞焦X”的技术允许主脉冲具有任何轮廓或OAM，从而扩展了基于激光的应用的时空脉冲整形的灵活性。作为一个例子，模拟表明，飞行焦点X可以提供一个任意速度，可变持续时间的强度峰值与OAM的距离远大于瑞利范围。
2021-11-17 physics.optics physics.plasm-ph
In-house beam-splitting pulse compressor with compensated spatiotemporal coupling for high-energy petawatt lasers
实现千焦级高能拍瓦（PW）到百拍瓦（100 PW）脉宽为ps到fs的激光器的最大瓶颈之一是压缩器中需要大到米级的光栅，以避免激光对光栅的损伤。然而，这种高质量的米级光栅目前还很难制造。在这里，我们提出了一种新的内部分束压缩器的基础上的属性，即光栅的损伤阈值依赖于脉冲宽度。新方案由于分束光束共用前两个平行光栅，在提高稳定性的同时，节省了昂贵的光栅，并简化了压缩器的尺寸。此外，基于玻璃板的透射波前比大光栅的衍射波前能更好、更精确地控制这一事实，提出了设计透射波前的玻璃板来补偿由第二、第三光栅和其他内部光学器件（如分束器）引入的波前畸变。这种方法简单、经济，可以补偿压缩器内的时空畸变，从而提高压缩器外变形镜由于角啁啾而无法补偿的焦强。与多光束拼接孔径组合方案相结合，新的压缩器提供了一种新的方案，以实现高能量PW-100 PW激光器，甚至艾瓦激光器相对较小的光栅在未来。
2020-05-26 physics.optics
Laser-induced spatiotemporal dynamics of magnetic films
我们提出了一个理论的相干磁化动力学引起的聚焦超快激光束在磁性薄膜，考虑到非热（逆法拉第效应）和热（加热）驱动。自旋波和声子之间的动态转换是由磁弹性耦合引起的，磁弹性耦合允许角动量的有效传播。磁弹性耦合的各向异性使得磁化传播的特征角度依赖性对于热致动和非热致动是显著不同的。
2015-11-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Stochasticity, periodicity and coherent structures in partially mode-locked fibre lasers
具有不同时空尺度的过程共存和相互作用的物理系统被发现于从大脑活动研究到天体物理学的各个研究领域。这类系统的复杂性使得它们的理论和实验分析在技术和概念上都具有挑战性。在这里，我们发现，部分锁模光纤激光器的辐射，而在短时间尺度上是随机的和间歇的，表现出周期性和长尺度的相关性从一个往返到另一个缓慢的演变。强度自关联函数的演化映射使我们能够揭示时空相干结构的多样性，并实验研究它们与随机辐射的共生共存。我们对数千个非线性长度的时间尺度上的噪声脉冲相互作用的测量表明，它们具有非相干时间孤子的特征。实时测量的时空强度动力学的设置带来了新的见解丰富的潜在的非线性物理的实际有源和无源腔光子系统。
2014-10-06 physics.optics
Nonlinear spatiotemporal control of laser intensity
对激光脉冲强度的时空控制有可能实现或彻底改变目前受传统光学提供的较差灵活性影响的广泛的基于激光的应用。具体地，这些光学器件将高强度区域限制在瑞利范围内，并且对峰值强度的轨迹几乎没有控制。在这里，我们介绍了一种非线性时空控制技术，“自飞焦点”，产生一个任意的轨迹强度峰值，可以持续的距离可比的焦距。该技术结合了时间脉冲整形和介质的固有非线性，以定制脉冲内每个时间切片到达其焦点的时间和位置。作为其实用性的一个例子，模拟表明，自飞焦点可以形成高度均匀的米级等离子体，适用于先进的等离子体加速器。
2020-12-04 physics.optics physics.plasm-ph
Spatio-spectrally tailored multimode metasurface lasers in the visible range
Friedrich Schiller University（弗里德里希·席勒大学）；Fraunhofer-Institute of Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）；Max Planck School of Photonics（马克斯·普朗克光子学院）
本文提出了一种可见光范围内基于元表面和染料的多模激光器，通过工程化多种共振模式实现多频和角度选择性激光输出，展示了低阈值和高效率的激光性能。
2026-01-15 physics.optics
Temporally Resolved Intensity Contouring (TRIC) for characterization of the absolute spatio-temporal intensity distribution of a relativistic, femtosecond laser pulse
当今的高功率激光系统能够达到高达$10^{22}$ W/cm ^2的光子强度，在与材料相互作用时产生等离子体。高强度和超短脉冲宽度的激光使得直接观测等离子体动力学成为一项具有挑战性的任务。在激光-等离子体物理领域，特别是离子加速领域，光强的时空分布是最关键的问题之一。我们描述了一种新的方法的基础上的单次拍摄（即单激光脉冲）啁啾探测计划，采取九个连续帧的帧速率高达太赫兹。这种技术，我们称之为时间分辨强度轮廓（TRIC），使单次测量激光等离子体动力学。利用TRIC，我们演示了在亚皮秒分辨率下，在全脉冲能量下，高功率激光脉冲在焦平面上的完整时空强度分布的重建。
2018-09-16 physics.ins-det physics.optics physics.plasm-ph
Enhanced dynamic range spatio-spectral metrology of few-cycle laser pulses
Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics, National Institute for Physics and Nuclear Engineering Horia Hulubei（极端光基础设施-核物理部，霍里亚·胡卢贝伊国家物理与核工程研究所）；University of Bucharest（布加勒斯特大学）；National University of Science and Technology Politehnica of Bucharest（布加勒斯特理工大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Lund University（隆德大学）
本文提出通过光谱滤波和拼接提升测量动态范围，以实现对短脉冲的精确重构，验证了该方法在INSIGHT、IMPALE和空间分辨傅里叶变换光谱仪中的有效性。
2026-03-29 physics.ins-det physics.optics
Suppressing spatio-temporal lasing instabilities with wave-chaotic microcavities
时空不稳定性是由复杂性和非线性引起的普遍现象。在大面积边发射半导体激光器中，多个空间模与有源介质的非线性相互作用会导致光的非线性效应和时空混沌。这些不稳定性降低了激光器的性能，并且非常难以控制。我们展示了一个强大的方法来抑制时空不稳定性使用波混沌或无序腔。在这种腔中，许多传播波与随机相位的干涉破坏了自组织结构如细丝的形成，从而导致稳定的激光动力学。我们的方法提供了一个通用的和强大的计划，以防止各种高功率激光器的非线性不稳定性的形成和增长。
2018-09-25 nlin.CD physics.optics
Full spatiotemporal control of laser-excited periodic surface deformations
我们展示了完全控制的声学和热的周期性变形在固体表面下降到亚纳秒的时间尺度和几微米的长度尺度，通过独立的变化的时间和空间相位的两个光学瞬态光栅（TG）的激发。为了这个目的，我们介绍了一个实验装置，施加控制的空间相位的后续时间延迟TG激发取决于它们的偏振状态。具体的示例性相干控制的情况下，理论上进行了讨论，并提出了相应的实验数据，其中时间分辨的X射线反射率测量纳米层异质结构的时空表面失真。最后，我们讨论的例子中，我们的方法的应用程序可以通过定制的时空应变场的功能材料性能的控制。
2019-08-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph 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
Sensitive control of broad-area semiconductor lasers by cavity shape
光腔的光线动力学具有分叉点：光线轨迹在稳定和不稳定之间突然切换的特殊几何形状。一个突出的例子是具有两个平面镜的法布里-珀罗腔，其广泛用于宽面积半导体激光器。这样的腔支持相对少量的横模的激光，并且激光器非常容易受到折射和不规则脉动的影响。在这里，我们实验证明，从这个分叉点（平面腔）的轻微偏差显着改变激光器的性能。在含有两个凹面镜的近平面腔中，横向激射模的数目急剧增加。虽然激光发射的空间相干性降低，但输出光束的发散角保持相对较窄。此外，时空激光动力学变得更加稳定相比，在法布里-珀罗腔。我们的近平面大面积半导体激光器具有更高的亮度、更好的方向性，因此与白炽灯相比，集成时间更短，同时具有足够低的散斑对比度，使其成为无散斑成像的卓越光源。此外，我们的方法控制时空动力学与极端灵敏度附近的分岔点可以应用到其他类型的高功率激光器和非线性动力学系统。
2022-05-23 physics.optics
Arbitrarily Structured Laser Pulses
时空控制是指一类用于构造具有耦合的时空相关性质的激光脉冲的光学技术，包括移动焦点、动态光斑尺寸和演化的轨道角动量。在这里，我们介绍的任意结构激光（ASTRL）脉冲的概念，推广这些技术。ASTRL形式主义采用规定脉冲的叠加来创建期望的电磁场结构。几个例子说明了ASTRL脉冲的多功能性，以解决一系列基于激光的应用。
2022-07-28 physics.optics
Spatiotemporal control of laser intensity using differentiable programming
本研究将支持自动微分的单向脉冲传输方程与梯度优化结合，实现激光脉冲时空控制逆向设计，在等离子体柱生成等场景中性能较单维度优化提升15倍。
2025-10-29 physics.comp-ph physics.optics physics.plasm-ph
Microwave Power Spectra of Stimulated Phonon Emission and Spatio-Temporal Structures in an Optical-Wavelengths Acoustic Laser (Paramagnetic Phaser)
本文用量子声学方法对固体非平衡介质中的自组织运动问题进行了实验研究。在基于红宝石晶体的光波长声激光器（顺磁移相器）中，获得了微波功率谱的广义庞加莱截面。在相位器弛豫共振区域之外的周期性泵浦调制条件下，观察到MPS的相当大的变窄及其类自波超低速运动。本文的部分实验结果发表在：《固态通信》，第90卷，第8期，第501页（1994）。实验数据的解释见arXiv：1101.0482v1 ; arXiv：cond-mat/0410460 v1; arXiv：cond-mat/0303188 v1。
2012-01-03 cond-mat.other nlin.AO physics.optics
Spatio-temporal lasing dynamics in a Limaçon-shaped microcavity
利玛松型微盘激光器具有低阈值、单向输出等优点，是一种很有前途的片上光源。对Limaçon型半导体微腔的激光动力学进行了实验研究。边缘发射在很宽的空间和时间尺度上表现出强度波动。它们是在不同时空尺度上发生的多个不同起源的动态过程的结果。主要过程是两个输出光束之间的交替振荡，周期短至几纳秒。
2023-01-17 physics.optics
Spatio-temporal pulse cleaning in multi-pass cells
我们研究了使用两个三阶非线性时间滤波技术，即非线性椭圆旋转（NER）和交叉偏振波（XPW）的产生，用于mJ能量30 fs钛：蓝宝石激光脉冲的时空清洗在多程细胞的数值和实验。在这两种情况下，观察到大于3个数量级的对比度增强，以及优异的输出脉冲质量和创纪录的高转换效率。仔细平衡多程池内的非线性和色散有助于调整光谱展宽过程并控制特定应用的后压缩脉冲持续时间。
2023-02-28 physics.optics
Spatio-temporal complexity in dual delay nonlinear laser dynamics: chimeras and dissipative solitons
我们证明了一个非线性光子系统，两个高度不对称的反馈延迟可以诱导各种涌现模式，这是高度鲁棒的系统的全局演化。在时空变换后，可以看到明显的二维嵌合体和耗散孤子。在嵌合体和耗散孤子之间切换只需要调整两个系统参数，完全基于系统的动力学性质证明了自组织。利用可调谐半导体激光器通过法布里-珀罗谐振腔的传输进行实验，产生作为非线性的艾里函数。产生的动态带通滤波和传播沿两个反馈路径的时间延迟相差两个数量级。实验结果与修正的Ikeda方程给出的理论模型吻合良好。
2017-12-08 nlin.AO nlin.CD 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
Flying focus with arbitrary directionality for spatiotemporal control of laser pulses
Department of Mechanical Engineering, Stanford University（斯坦福大学机械工程系）；Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester（罗切斯特大学激光能量学实验室）
本文提出一种解耦焦点运动与脉冲传播方向的飞行焦点配置，通过啁啾激光脉冲与衍射透镜和光栅的聚焦与衍射，实现焦点在传播方向上及横向的移动，通过调节透镜焦距、光栅周期和啁啾控制焦点方向和速度，适用于高功率和低功率脉冲的应用。
2026-04-30 physics.optics physics.plasm-ph
Spatio-temporal filtering in laser Doppler holography for retinal blood flow imaging
激光多普勒全息术（LDH）是一种最近应用于眼科的全场干涉成像技术，用于测量血流，这是一个具有高度临床意义的参数。从以超快帧率获得的数字全息图的时间波动中，LDH以几毫秒的时间分辨率揭示了视网膜和脉络膜血流。然而，LDH经历困难，以检测较慢的血流，因为它需要与低多普勒频移，这是由眼睛运动损坏的工作。在这里，我们展示了使用的时空分解适应多普勒超声，提供了一个基础，适当的血流从眼睛运动的歧视。奇异值分解（SVD）可以被用作一种简单、鲁棒且有效的方法来将血流的多普勒波动与诸如眼球运动的强空间相干性的多普勒波动分离。我们表明，SVD优于传统的基于傅立叶的滤波器，以揭示较慢的血流，并显着提高LDH的能力，以揭示较小尺寸的血管或病理性减少的血流。
2020-05-11 eess.IV physics.med-ph 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
X-ray vacuum diffraction at finite spatio-temporal offset
本文研究了高强度光脉冲与X射线自由电子激光脉冲在有限时空距离下的正面碰撞中，X射线真空衍射的非线性QED特征。在X射线探针的前锥外，高强度激光驱动的信号光子散射构成了量子真空非线性的一个有前景的实验特征。借助于一个简化的唯象ad-hoc模型，最近有人认为，在远场的信号的角分布是敏感的探测光束在与高强度泵浦的相互作用区域的波前曲率。在这项工作中，我们的泵浦和探测场的脉冲傍轴高斯光束模型，并重新分析这种效果的第一性原理。我们专注于真空衍射既作为一个单独的签名量子真空非线性和作为一种潜在的手段，以提高信号背景分离在真空双折射实验。
2021-09-19 hep-ph physics.optics quant-ph
