Plasma-Induced Frequency Chirp of Intense Femtosecond Lasers and Its Role in Shaping High-Order Harmonic Spectral Lines
研究了飞秒强激光脉冲在电离气体中传输的自相位调制效应及其对介质中高次谐波集体性质的影响。在介质中产生的等离子体被示出为在传播的激光脉冲的前沿上诱导正频率啁啾，其随后驱动高次谐波成为正啁啾。在某些参数范围内，等离子体诱导的正啁啾可以通过补偿由强短激光脉冲的陡峭强度轮廓引起的动态诱导的负啁啾来帮助产生尖锐峰值的高次谐波。
2001-08-22 physics.optics
Efficient multiphoton microscopy with picosecond laser pulses
本文开发了一种集成脉冲选择器的10 nJ Yb:fiber皮秒激光器，证明通过降低脉冲重复频率可在多光子显微术中达到与飞秒脉冲相当的性能，且更抗色散，从而可省略时间压缩并采用更简单的全光纤装置。
2024-08-12 physics.bio-ph physics.optics
Thermally-induced nonlinear spatial shaping of infrared femtosecond pulses in nematic liquid crystals
通过红外脉冲飞秒激光器（m）的ITO涂层的弱光吸收，证明了在无源液晶（E7）盒中的光致热非线性效应。产生强的空间自相位调制，从而在远场观察到多环图案。非线性的符号根据激光偏振而改变。的折射率和温度梯度测量作为激光强度的函数，我们观察到，温度可以增加接近的双相变。该工艺的保真度和稳定性为空间成形器件开辟了新的前景，并为基于超快液晶的电光应用限定了工作波长范围。
2019-09-28 nlin.PS physics.optics
Randomly spaced phase-only transmission combs for femtosecond pulse shaping
提出了一种新的基于相位剪裁传输的随机多独立梳状成形算法。这种方法的好处是可编程激光脉冲序列的无卫星生成。结果是通过创建一个传输函数作为一个随机梳的光学频率连续的不相交的部分与数值优化的段宽度分布。该算法是通过产生一个规则的非周期梳和随机排列的元素。实验演示进行了声光脉冲整形器提供宽带多窗口传输函数与任意可变宽度的段。抑制不需要的卫星脉冲的因子为8的演示，以及生成脉冲副本与扩展的可用延迟范围相比，只有相位脉冲整形与周期性传输梳。
2020-10-29 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
Determination of atomic multiphoton ionization phases by trichromatic multichannel wave packet interferometry
提出了一种基于三色脉冲整形的多通道光电子干涉技术，用于钾原子多光子电离（MPI）中量子相位的确定。激光场的颜色被选择为在连续谱中产生三个能量分离的光电子干涉图。当红色脉冲与$3d$ -态双光子共振导致（2+1）共振增强MPI（REMPI）时，（1+2）REMPI经由具有初始绿色或蓝色脉冲的非共振中间$4p$ -态发生。我们表明，通过非共振中间态的电离升降机的光电子干涉图的简并从路径组成的排列的颜色。干涉图的分析揭示了$\pm π/2$的相移取决于（1+2）REMPI路径中失谐的符号。此外，我们证明了共振（2+1）REMPI路径中的光电离时间延迟引起的光电子谱中的线性光谱相位。洞察到底层MPI过程中获得通过分析微扰的描述和数值模拟耦合到连续三色驱动的三能级系统。
2022-03-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
In vivo three- and four-photon fluorescence microscopy using a 1.8 $μ$m femtosecond fiber laser system
多光子显微镜使我们能够在体内成像细胞动力学。然而，用于用市售激光器成像的激发波长大多限于650-1040 nm之间。在这里，我们开发了一个飞秒光纤激光器系统，产生$\sim$ 150 fs的脉冲在1.8 $μ$ m。我们的系统从掺铒石英光纤激光器开始，其波长被转换为1.8 $μ$ m使用拉曼位移光纤。1.8 $μ$ m脉冲用两级Tm：ZBLAN光纤放大器放大。最终脉冲能量为$\sim$ 1 $μ$ J，足以用于体内成像。
2022-10-05 physics.optics
Effects of impurity band on multiphoton photocurrent from InGaN and GaN photodetectors
本文实验研究了InGaN和GaN光电探测器在飞秒激光激发下的多光子光电流特性，发现InGaN光电流呈理想二次依赖，而GaN因陷阱和杂质带吸收出现高阶非线性，表明InGaN更适合作为多光子吸收探测器。
2023-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Compression of Ultrashort Laser Pulses via Gated Multiphoton Intrapulse Interference Phase Scans
尽管在超短脉冲的产生方面取得了重大进展，但在高数值孔径显微镜物镜的焦平面中提供飞秒激光仍然是一个挑战。多光子脉冲内干涉相位扫描（MIIPS）是一种最常用的技术，用于校正通过透明介质传播引起的相位失真。然而，当存在高阶相位失真时，MIIPS的准确性受到限制。在这里，我们介绍了一种改进，称为Gated-MIIPS，它避免了MIIPS的缺点，减少了高阶相位项的影响，并可以用来更有效地压缩宽带激光脉冲，甚至与一个简单的4f脉冲整形器设置。在这项工作中，我们提出了有效的啁啾高斯脉冲MIIPS和门控MIIPS的解析公式，我们显示了一个近似的解析表达式，门控MIIPS有效的任意脉冲形状，最后，我们通过实验和数值模拟证明了增加的精度门控MIIPS。
2014-03-26 physics.optics
Sub-cycle optical control of current in a semiconductor: from the multiphoton to the tunneling regime
超短光波形和固体之间的非线性相互作用可用于在飞秒（fs）时间尺度上诱导和引导电流，从而有望在PHz频率下进行电子信号处理[Nature 493，70（2013）]。到目前为止，这种方法仅限于绝缘体，需要极强的峰值电场和强度。在这里，我们展示了在与高速和高功率（光）电子器件相关的半导体中直接可测量的电流的全光生成和控制，氮化镓（GAN），在光周期内和短于2 fs的时间尺度上，强度至少比MEMS所需的强度低一个数量级。我们的方法为适用于低功率（非放大）激光脉冲的Phz电子学和计量学打开了大门，并可能导致半导体和光子集成电路技术的未来应用。
2016-11-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Two-color coherent control of femtosecond above-threshold photoemission from a tungsten nanotip
我们展示了相干控制的多光子和阈值以上的光发射从一个单一的固态纳米发射驱动的基本和弱的二次谐波激光脉冲。根据两个脉冲的相对相位，电子发射被调制为具有高达94%的振荡电流信号的对比度。电子光谱表明，所有观察到的光子顺序同时和类似的影响。我们确认，光电子发射发生在10 fs。伴随的模拟表明，电流调制与其大的对比度的结果从两个干扰的量子路径导致电子发射。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Blueshift of high-order harmonic generation in crystalline silicon subjected to intense femtosecond near-infrared laser pulse
研究了近红外30 fs强激光脉冲作用下晶体硅中高次谐波的产生。谐波光谱从近红外延伸到极紫外光谱区域。根据脉冲激光强度，我们区分两种谐波产生机制：（i）微扰机制：在激光脉冲的每个半周期期间通过多光子和隧道跃迁产生的电子-空穴对在激光电场中被加速并获得动能;然后电子-空穴对通过发射单个高能光子在基态中重组。由此产生的高次谐波谱由奇次谐波阶数处的尖峰组成。(ii)非微扰区：谐波的强度增加，光谱宽度变宽，谐波的位置向更短的波长移动。硅中高次谐波的蓝移与谐波的阶数无关，这可能有助于连续可调谐XUV光源的设计。
2020-07-13 physics.atom-ph physics.optics
Adaptive Dispersion Compensation for Remote Fiber Delivery of NIR Femtosecond Pulses
我们报告远程交付25 pJ的宽带近红外飞秒光脉冲从钛宝石激光器通过150米的单模光纤。由于色散的脉冲失真是克服与预补偿使用自适应脉冲整形技术，而非线性缓解使用SF10棒的脉冲压缩的最后阶段。最后压缩后测得的近变换极限脉冲持续时间为130 fs。
2004-06-17 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
Fabrication of polarization-independent single-mode waveguides in lithium niobate crystal with femtosecond laser pulses
报道了利用整形飞秒激光脉冲在锂离子电池晶体中制作凹陷包层光波导的研究。采用狭缝光束整形技术在包层上形成四边形，从而制作出模场尺寸可变的凹陷包层波导。我们表明，通过我们的技术制造的波导允许在垂直和水平方向偏振的光的单模传播。
2016-05-21 physics.optics
Electron Imaging of Nanoscale Charge Distributions Induced by Femtosecond Light Pulses
本文研究了非导电样品在原位透射电子显微镜中的表面充电现象，通过飞秒多光子光发射后的电子光学成像，定量提取光诱导静电势并分析充电动力学，提出描述电子与光诱导过程相互作用的模型，并展示通过同步光学照明缓解样品充电的方法。
2024-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Sending femtosecond pulses in circles: highly non-paraxial accelerating beams
我们使用焦散光束整形100 fs脉冲实验产生非傍轴加速光束沿60度圆弧，横向移动14 \mum超过28 \mum的传播长度。这是据我们所知的最高水平的横向加速度。利用衍射积分理论和数值光束传输模拟，我们表明，圆形加速轨迹代表了一类独特的非傍轴无衍射光束轮廓，也保留了飞秒的时间结构附近的焦散。
2012-02-15 physics.optics
Statistical parameters of femtosecond laser pulse post-filament propagation on 65m air path with localized optical turbulence
高功率飞秒激光在空气中的非线性传输表现出脉冲自聚焦和强多光子介质电离，导致激光脉冲在空间碎裂成高度局域化的光通道，通常称为灯丝。灯丝的特点是高的光强度，减少（甚至为零）角扩展，可以包含激光等离子体或等离子体（postfilaments）。在传输路径上的光学湍流的存在显着地改变脉冲增强动力学，并在某些情况下，导致脉冲破碎增强和崩溃逮捕。据我们所知，我们第一次从实验和理论上研究了钛宝石飞秒激光辐射的横向分布，非线性传播65米的空气路径后，通过一个人工本地化的空气湍流后，到该地区的postfilament演变。我们发现，当湍流层被放置在湍流区之前，高强度的局部注量最大值（“热点”）的脉冲轮廓的平均数量以及它们的大小随着湍流强度的增加而增长，然后在一定程度上饱和。相反，湍流屏的沉积内的附着区域几乎没有影响的数量和平均直径的postfilaments。
2022-08-15 physics.optics
Femtosecond-laser-induced nanoscale blisters in polyimide thin films through nonlinear absorption
飞秒激光脉冲的非线性吸收提供了一个独特的机会，将能量沉积在任何介质中的一个区域是低于脉冲的焦点直径。通过透明的高带隙材料（如玻璃）照射聚合物薄膜，然后在聚合物中非线性吸收800 nm的光，使我们能够进一步限制沿传播方向的非常薄的层的吸收。我们通过模拟飞秒激光诱导的聚合物改性的线性，双光子和三光子吸收，并讨论了控制聚合物中的能量吸收，多光子过程提供了这种限制。能量沉积在薄聚合物膜后面引起突出的水泡。我们目前的实验结果与脉冲能量的气泡直径和高度缩放。使用0.95 NA聚焦，我们获得了直径小至700 nm的激光诱导气泡，这表明基于气泡的激光诱导前向转移在单微米尺度上和以下是可能的。使用飞秒激光形成亚微米气泡也提供了一种新的方法，直接，精确的激光写入的微结构的薄膜上的单激光脉冲。该方法是光刻、激光铣削和基于激光的增材加工的可能替代方案，其保持表面成分不变。
2020-05-08 physics.app-ph physics.optics
Space-time adaptive control of femtosecond pulses amplified in a multimode fiber
研究了超短光脉冲在1.3m长的具有增益和弱耦合的阶跃多模光纤中的传输和放大。输入波前的自适应成形，仅基于输出强度图案，导致放大脉冲在空间（1/32）和时间（1/10）上聚焦，尽管有很强的模式群延迟色散。由于放大信号的双光子检测而对输入的优化允许激发光纤的最快和更强的主模，并获得受群速度色散限制的输出脉冲持续时间。
2017-12-15 physics.optics
Efficient, broadly-tunable source of megawatt pulses for multiphoton microscopy based on self-phase modulation in argon-filled hollow-core fiber
本文提出一种基于充氩空芯光纤自相位调制的飞秒脉冲源，仅调节气压即可在850–1700 nm实现数兆瓦峰值功率输出，并在1300 nm获得960 nJ、50 fs脉冲，用于小鼠脑深部1.1 mm成像。
2024-10-01 physics.optics
Coherent two-dimensional multiphoton photoelectron spectroscopy of metal surfaces
光与金属相互作用产生了亚飞秒到几飞秒时间尺度的超快相干多体屏蔽响应，这使得实验观测具有挑战性。在这里，我们描述的相干二维（2D）多光子光电子能谱研究的肖克莱表面态（SS）的Ag（111）作为基准的光谱学的相干非线性响应的金属光场在微扰制度。采用干涉时间分辨多光子光电子能谱（ITR-mPP），我们相关的相干偏振和人口在样品中激发的最终光电子分布的相互作用终止。通过测量SS态的非共振3-和4-光子光电子能谱，以及其在阈上光电子能谱（ATP）中的复制结构，我们用二维光电子能谱记录了Ag（111）表面的相干响应，并将其与其能带结构联系起来。我们解释的mPP过程中的光学布洛赫方程（OBE）模型，再现ITR-mPP实验中记录的表面态相干极化动力学的主要特点：二维光电子谱的光谱分量示出依赖于非线性阶的相干光电发射过程m以及上的诱导相干n。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum Optical Electron Pulse Shaper
Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查理大学数学物理学院）
本研究提出了一种理论方法，利用相干光调制实现电子波包的时域形状控制，实现飞秒级高分辨率的超快成像与衍射实验。
2026-02-04 physics.optics quant-ph
High-power femtosecond pulses without a modelocked laser
我们演示了一个光纤系统，放大和压缩脉冲从增益开关二极管。Mamyshev再生器缩短了脉冲并提高了它们的相干性，从而通过抛物线预成形实现后续放大。因此，我们能够控制非线性效应，并产生近变压器限制，140飞秒脉冲与13兆瓦的峰值功率-一个数量级的改善，比以前的增益开关二极管源。用增益开关二极管播种导致脉冲能量中2%的随机波动，使用已知技术的未来工作可以改善该随机波动。进一步的发展可能使这种系统在某些应用中直接与基于锁模振荡器的源竞争，同时享有无与伦比的鲁棒性和重复率控制。
2017-07-20 physics.optics
Nonlinear Spatial Focusing in Random Layered Media by Spectral Pulse Shaping
本文用数值方法证明了一种在一维随机介质中聚焦双光子场的方法。该方法是基于自适应频谱脉冲整形实现后向散射的相干控制。飞秒激光脉冲的光谱相位被调整用于其向后传播分量的相长干涉，从而导致来自随机系统内的增强的反射。延迟的前向传播第二脉冲与受控反射重叠，从而在由两个脉冲之间的延迟确定的位置处增加脉冲间多光子场。该技术被证明是强大的对无序的变化，并与现实的脉冲整形参数，从而使应用程序在控制随机激光和多光子成像散射材料。
2015-10-28 physics.optics
High-resolution direct phase control in the spectral domain in ultrashort pulse lasers for pulse-shaping applications
本文提出一种基于亚纳米分辨率直接相位控制的飞秒级脉冲整形新方法，相比传统色散方法能更精细调控脉冲形状，并展示了与WIZZLER和DAZZLER仪器配合的性能及潜在应用。
2025-02-28 physics.optics
Enhancement of two-photon transition rate by selectively removing certain frequency comb teeth
我们目前的实验表明，利用光谱相位操纵的激发频率梳的共振双光子跃迁率在87 Rb的增强。通过选择性地删除某些梳齿，共振双光子跃迁率可以提高，并达到一个因素超过1.8。从一般多光子跃迁出发，对飞秒脉冲序列激发双光子跃迁进行了理论研究，并与实验结果进行了比较。该理论揭示了这种量子相干控制的物理机制，并表明这种控制方法简单、有效、适用于频率梳与物质的非线性相互作用。
2015-09-28 physics.atom-ph physics.optics
Super interference fringes of two-photon photoluminescence in individual Au nanoparticles: the critical role of the intermediate state
光与金属纳米颗粒之间的相互作用使得能够在纳米长度和超短时间尺度上研究微观现象，这得益于光场的强限制和增强。然而，这些纳米粒子的超快动力学主要是通过皮秒的多光子光致发光或飞秒的光电子发射独立研究。在这里，我们提出了双光子光致发光（TPPL）测量单个金纳米双吡咯烷（AuNP），以揭示其超快动力学的双脉冲激发的全球时间尺度从亚飞秒到几十皮秒。在几十飞秒量级的光致发光中，出现了两个数量级的光致发光增强，即超干涉条纹。功率相关的测量揭示了从1到2的转换时，脉冲间延迟从几十飞秒到几十皮秒的变化。我们证明了真实的中间态在所观察到的现象中起着关键作用，并得到了三本征态模型的数值模拟和不同直径Au纳米球的进一步实验的支持。关键参数，包括退相时间，辐射率，和不同的状态之间的耦合，已估计使用数值模拟。我们的研究结果提供了洞察贵金属纳米粒子的超快动力学中的中间态的作用。超级干涉条纹中的巨大光致发光在成像、传感和纳米光子学中具有潜在的实际应用。
2020-12-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
High extinction amplitude modulation in ultrashort pulse shaping
研究了用标准超短脉冲整形器对紫外飞秒激光进行光谱滤波时的分辨率和调制消光问题。我们已经了解到，更高的脉冲成形分辨率通常需要更大的工作光束尺寸或更高密度的光栅以获得更大的色散。然而，这些方法也引入了更多的光学误差并降低了消光。在这项工作中，我们检查了每个组件的细节，以确定我们的光谱过滤设置的最佳配置。作为概念验证演示，我们利用标准产品的元件，实现了100 GHz的过滤分辨率，在UV-A波长处具有高消光，这在该波长范围内非常出色。在对宽带激光器进行改造以实现对分子内部状态的光学控制时，高消光光谱滤波尤为重要。
2016-10-14 physics.optics
Shaping frequency correlations of ultrafast pulse-pumped modulational instability in gas-filled hollow-core PCF
通过调节气压、泵浦脉冲啁啾、光纤长度和参量增益，改变充氩空芯kagomé型光子晶体光纤中超快脉冲泵浦调制不稳定（MI）孪生光束的时频模结构.与实芯系统相比，压力相关的色散景观带来了更大的灵活性，频率相关性的剪裁，我们证明了泵浦脉冲啁啾可以用来调谐飞秒泵浦源的联合频谱。我们还描述了由此产生的模式内容，不仅通过测量多模二阶关联函数g（2），但也通过直接重建的形状和权重的时频施密特（TFS）模式。我们表明，模式的数量直接影响的拍摄到拍摄的脉冲能量和频谱形状的波动MI。使用这种方法，我们控制和监测的TFS模式的数量范围内从1.3到4只使用一根光纤。
2017-05-05 physics.optics quant-ph
Vernier effect within a versatile femtosecond optical parametric oscillator for broad-tunable, high-repetition-rate oscillator
在同步泵浦光参量振荡器（SPOPO）中，泵浦光和谐振信号之间的固有同步性是将泵浦光的相干特性部分地传递给信号的魔力。在我们的演示中，游标效应观察到飞秒SPOPO通过简单地失谐的FSR的腔，产生信号脉冲在可调重复率从几GHz到1 THz的最大22.58 nm的半高全宽（FWHM）带宽支持160 fs的脉冲覆盖的C-和L-波段的电信波长区域。这种技术提供了一种简单的方法，密集的频率梳状线的有源滤波，而不是使用法布里-珀罗（FP）腔与复杂的锁定系统的天文梳的产生。此外，作为一种具有可调谐和大梳距的频率梳，它提供了潜在的应用机会，如高速相干数据传输，逐行脉冲整形，光学时钟和精密计量。
2015-10-26 physics.optics
Tailored supercontinuum generation using genetic algorithmoptimized Fourier domain pulse shaping
本研究提出利用遗传算法控制傅里叶域脉冲整形技术，定制飞秒脉冲注入高非线性光纤生成的超连续谱，实现了1550-2000 nm范围内用户可选波长与带宽的光谱增强，最大增强因子超160倍，并支持同时增强多波长。
2023-04-03 physics.optics
Femtosecond laser inscriptions in Kerr nonlinear transparent media: dynamics in the presence of K-photon absorptions, radiative recombinations and electron diffusions
飞秒激光与克尔非线性光学材料相互作用时，由于克尔非线性引起的自聚焦引起的光束衍射平衡，使得飞秒激光以细丝的形式传播。飞秒激光诱导是一种普遍现象，属于超短激光加工系统特有的一般类型的过程，与非线性和色散之间的竞争相关，也已知会促进光孤子。本文研究了飞秒激光在具有克尔非线性的透明介质中刻写的模型。在记录时，激光器将能量存储在光学材料中，从而引起电子等离子体。该模型由一个三次复Ginzburg-Landau方程组成，其中一个额外的K阶非线性项考虑了K光子吸收过程。复杂的Ginzburg-Landau方程耦合到一个时间一阶非线性常微分方程，占时间演化的等离子体密度。研究的主要目的是研究多光子吸收、辐射复合和电子扩散过程之间的竞争对激光振幅和等离子体密度的时间分布的影响。从数值模拟中，它被发现，当光子数（即K）有助于多光子电离是足够大的，考虑到电子扩散过程有利于周期性结构的时间分布的激光和等离子体密度。光孤子训练中的脉冲重复率随电子扩散系数的增加而增加，而等离子体密度是一个多周期非谐波模式的训练。
2021-10-06 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS physics.optics
Femtosecond-scale switching based on excited free-carriers
我们描述了新的光开关方案，采用自由载流子（FC）的激发工作在飞秒时间尺度。这种前所未有的切换时间是通过空间图案化的密度激发的FC。在第一种实现中，我们依赖于扩散，即，在半导体的FC非线性响应的非局部性上，擦除初始FC图案，从而消除系统的反射率。在第二种实现中，我们通过以受控延迟发射第二泵浦脉冲来擦除FC图案。我们讨论了所提出的方法的优点和局限性，并证明了其潜在的适用性开关超短脉冲在硅波导中传播。我们显示了高达$50\%$的开关效率为$100$ fs泵脉冲，这是一个不寻常的高水平的效率为这样一个短的相互作用时间，一个结果的使用强FC非线性。由于饱和和模式效应的限制，这些方案可以用于需要飞秒特性但需要标准重复率的开关应用。这些应用包括超短脉冲的切换、飞秒光谱学（选通）、用于像差补偿的短脉冲的时间反转等等。这种方法也是超快幅度调制的起点和短光脉冲时空整形的新途径。
2015-04-15 physics.optics
Nonlinear Shaping in the Picosecond Gap
针对皮秒光脉冲整形的技术空白，提出一种基于固态非线性介质平衡光谱工程与非线性转换的无源方法，实现光波包络的频率转换与自适应整形，并实验验证了从飞秒宽带输入产生皮秒超窄带近变换极限脉冲，推动GHz至THz可编程光波整形。
2025-03-07 physics.optics
Femtosecond profiling of shaped X-ray pulses
任意操纵自由电子激光（FEL）中X射线脉冲的时间和光谱特性将给许多实验应用带来革命性的变化。在斯坦福国家加速器实验室的直线加速器相干光源中，自由电子激光驱动电子束团的动量相空间可以被调谐以发射具有独立可变光子能量和飞秒延迟的一对X射线脉冲。然而，虽然可以容易地调整加速器参数以调谐电子聚束相空间，但是不能以足够的精度预测这些致动器对X射线脉冲的最终影响。此外，无法完全抑制使脉冲形状不可预测地失真的炮间不稳定性。因此，直接表征X射线的能力对于确保精确和一致的控制至关重要。在这项工作中，我们已经产生了X射线脉冲对，并通过时间分辨光电子条纹光谱的飞秒分辨率的单次拍摄的基础上，他们的特点。这一成果为未来X射线脉冲整形技术的发展迈出了重要的一步。
2017-05-04 physics.acc-ph physics.optics
Unidirectional Amplification and Shaping of Optical Pulses by Three-Wave Mixing with Negative Phonons
利用寻常波和后向波的三波混频特性，可以大大提高受激喇曼散射的频率转换效率。这种过程通常归因于负折射率等离子体超材料。这项工作证明了用现成的晶体取代这种超材料的可能性，这种超材料对工程师来说非常具有挑战性，这种晶体支持具有反向相速度和群速度的弹性波。这项工作的主要目标是研究在短脉冲制度的指示非线性光学过程的具体性质，并表明它能够消除基本的不利影响的快速阻尼的光学声子的过程中有关。在这些应用中，有可能创造出一系列独特的光子器件，如单向拉曼放大器和飞秒脉冲整形器，这些器件具有大大改善的操作特性。
2013-04-26 physics.optics
Slow Light Nanocoatings for Ultrashort Pulse Shaping
透明材料不吸收光，但对透射辐射的相位演化有深远的影响。一个结果是色散，即，不同频率的光以不同的速度传播，导致超短激光脉冲在传播时时间延长。在这里，我们通过实验展示了解决这一挑战的纳米结构涂层：我们定制了硅纳米柱阵列的色散，使它们在传输时使用慢光效应在时间上重塑脉冲，并充当超短激光脉冲压缩器。该涂层在80 nm的带宽上在800 nm波长附近的可见光到近红外光谱区域中诱导异常群延迟色散。我们通过白光干涉测量在光谱域中表征了阵列的性能，并直接展示了飞秒激光脉冲的时间压缩。将这些涂层应用于传统光学器件使其具有超短脉冲兼容性，并适用于广泛的应用。
2021-05-14 physics.optics
Characterization of spatially inhomogeneous chirp in ultrashort multielectron beams via femtosecond hole burning
RIKEN Center for Advanced Photonics (RAP), RIKEN（理化学研究所先进光子学中心）；Department of Physics, Tokyo University of Science（东京科学大学物理系）；RIKEN Pioneering Research Institute (PRI), RIKEN（理化学研究所开创性研究本部）
本研究通过结合PINEM光谱烧孔与角度分辨能量分析，表征了多电子超短脉冲的空间非均匀时间-能量结构，发现能量展宽和啁啾率变化分别高达100%和40%，凸显了空间分辨表征及空间光整形的重要性。
2026-09-18 physics.optics
Two and three photon excited luminescence of single gold nanoparticles: Switching between plasmon- and electron-hole-pair emission by ultrashort laser pulses
在这项工作中，我们使用飞秒激光脉冲的800 nm波长的激发和表征单金纳米粒子的多光子发光发射。对于激发与100 fs的激光脉冲，我们观察到一个两个和三个光子的辐射电子空穴对复合为主的发射，而发射是由辐射等离子体衰变激发与500 fs的脉冲。对于具有不同长径比的单个金纳米棒，我们研究了粒子等离子体激元和电子空穴对之间的相互作用，这使我们能够开发一个定量模型来充分描述单个金纳米颗粒的双光子和三光子发光发射。
2018-12-04 physics.optics
Quantification of Ultrafast Nonlinear Photothermal and Photoacoustic Effects in Molecular Thin Films via Time-Domain Brillouin Scattering
本文利用时域布里渊散射技术研究了飞秒激光双光子激发的有机金属薄膜，直接测定了与光热和光声效应相关的有效非线性吸收系数，为优化多光子吸收造影剂提供了实用方法。
2025-06-02 physics.optics
Burst-Driven Collective Ultrafast Interactions for Confined Optical Absorption
Özyeğin University（伊兹耶金大学）；Boğaziçi University（博阿齐奇大学）；Lumos Laser A.Ş.（Lumos激光有限公司）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）
本研究提出脉冲驱动集体超快相互作用机制，开发分析模型实现半导体纳米颗粒高效受限光吸收，可提升光子过程阶数，预期应用于非线性光声成像、荧光显微镜等领域。
2026-08-18 physics.optics
Shaping Exciton Polarization Dynamics in 2D Semiconductors by Tailored Ultrafast Pulses
本文利用亚10 fs脉冲整形调控单层WSe2的相干激子极化与多光子路径干涉，实现四波混频2.6倍增强，并揭示激子-激子相互作用主导非线性响应。
2024-11-10 physics.optics
Spatiotemporal Metasurface for Ultrafast All-Optical Wavefront Shaping
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Friedrich Schiller University（弗里德里希·席勒大学）
该研究提出一种全光超快动态波前整形策略，通过泵浦脉冲调控半导体纳米线超表面的介电常数，实现了皮秒级开关的瞬态波前调控，为全光可重构金属透镜奠定基础。
2026-08-04 physics.optics
Attosecond Pulse-shaping using a seeded free-electron laser
阿秒脉冲是研究原子价态和原子核电子动力学的基础。目前，阿秒波形的可重复产生和表征仅通过高次谐波产生过程来证明。目前已经提出了几种整形阿秒波形的方法，包括金属滤波器、多层膜反射镜和驱动场的控制。然而，这些方法都不允许灵活操纵阿秒波形的时间特性，并且它们遭受高次谐波产生过程的低转换效率。相反，自由电子激光器提供飞秒、极紫外和X射线脉冲，能量范围从几十$\mathrmμ$ J到几mJ。最近的实验表明，它们可以产生亚fs尖峰，但具有随拍摄而变化的时间特性。在这里，我们展示了第一个示范的高能量（$\mathrmμ$ J级）阿秒波形的可重复产生使用种子自由电子激光。我们展示了一个阿秒脉冲训练的谐波分量的幅度和相位操纵结合一种新的方法，其时间重建。本文的结果为用自由电子激光进行阿秒时间分辨实验开辟了道路。
2020-12-17 physics.atom-ph physics.optics
Single-Beam Coherent Raman Spectroscopy and Microscopy via Spectral Notch Shaping
拉曼光谱是研究分子振动模式和结构的关键技术之一。在相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）光谱中，分子振动光谱通过泵浦、斯托克斯和探测光子的三阶非线性相互作用来解析，通常使用具有多个光束和激光源的复杂实验装置。虽然CARS已经成为一种广泛应用的无标记化学成像和污染物检测技术，但其多源，多光束实验实施具有挑战性。在这项工作中，我们提出了一个简单的，易于实施的计划进行单光束CARS光谱和显微镜使用一个单一的飞秒脉冲，由一个可调窄带陷波滤波器成形。作为多源的替代，单个宽带脉冲同时提供泵浦、斯托克斯和探测光子，激发宽带振动能级。利用谐振光子晶体板状滤波器形成的可调谐光谱陷波作为窄带延时探针，获得了高光谱分辨率。使用该方案，整个振动频谱可以在单次多路复用测量中解析，从而避免了对多源配置或复杂脉冲整形装置的需要。我们展示了在300 cm ^{-1}-1000 cm ^{-1}光谱范围内的各种样品的高分辨率单光束显微光谱和振动成像。
2010-02-04 physics.chem-ph physics.optics
Single-pulse stimulated Raman scattering spectroscopy
我们演示了使用单个飞秒脉冲的受激拉曼散射光谱的采集。高分辨率的振动光谱是通过使用频谱整形对宽带输入脉冲频谱中的窄带频率进行相移而获得的。通过检查与样品相互作用后在光谱中形成的振幅特征来解析振动光谱。使用这种技术，低频拉曼谱线（<100 cm ^-1）可以直接分辨。
2011-03-21 physics.chem-ph physics.optics
Ultrafast tunable modulation of light polarization at terahertz frequencies
控制光的偏振是现代光学技术中最基本的环节之一。由于空间光调制器的光脉冲整形及其在控制量子反应途径中的潜力的展示，它为许多应用铺平了道路，如光电离过程的相干控制或太赫兹（THz）脉冲的偏振整形。在这里，我们证明了有效的非共振和非共线$χ^{(2)}$型光物质相互作用的飞秒偏振敏感的时间分辨光学测量。可见光与超短THz脉冲的这种非线性光学相互作用导致了LiNbO $_3$晶体中可见光偏振的THz调制。基于波传播方程的理论模拟捕捉了这种非线性效应背后的物理过程。除了观察到的可见光脉冲的可调谐偏振调制，在太赫兹材料的深度分布，这种物理现象可以设想。
2018-12-04 physics.app-ph physics.optics
Antisymmetric chirp transfer to high-energy ultraviolet pulses via gas-based chirped four-wave mixing
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；California NanoSystems Institute（加州纳米系统研究所）；SLAC National Accelerator Laboratory, Stanford University（斯坦福大学SLAC国家加速器实验室）
本文提出利用气体基啁啾四波混频实现高能紫外脉冲的啁啾转移，突破传统非线性晶体的限制，提升高功率紫外脉冲的操控能力。
2025-10-27 physics.optics
Charged-particle control via spatio-temporally tailored pulses from gas-based nonlinear optics
本文综述了基于气体非线性光学产生的时空定制脉冲调控带电粒子的技术，梳理相关驱动源、脉冲整形机制与调控效果，指出当前挑战并展望相关应用方向。
2025-11-14 physics.optics
Spatiotemporal attosecond control of electron pulses via subluminal terahertz waveforms
利用光的周期对电子束进行整形可以在电子显微镜中提供飞秒和阿秒的时间分辨率，并实现基本的量子相干测量。然而，有效的光-电子控制需要两个光束之间的长时间相互作用，以将光子能量和动量级联转移到自由传播的电子。在这里，我们报告使用的行波倏逝太赫兹波，以实现速度匹配，从而在空间和时间上的高加速度梯度。通过实验和模拟，我们展示了阿秒条纹，时间脉冲压缩，加速和空间聚焦的亚相对论电子脉冲与一个单一的倏逝波元件的控制下选定的太赫兹延迟和相位。基于这些结果，我们提出了使用一个对称的安排与两个倏逝太赫兹波产生孤立的阿秒电子脉冲在一个光束与现实的参数。这些结果建立亚光速太赫兹波作为一个有前途的工具，超快电子脉冲控制。
2022-06-28 physics.acc-ph physics.optics
Broadband hard X-ray attosecond pulses from extremely chirped electron beams
SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Department of Applied Physics, Stanford University（斯坦福大学应用物理系）；Stanford PULSE Institute, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福PULSE研究所，斯坦福直线加速器中心）
利用自由电子激光产生亚飞秒电流尖峰，通过极端啁啾电子束生成带宽超30 eV的硬X射线阿秒脉冲，提升阿秒泵浦-探测实验能力。
2026-08-20 physics.acc-ph physics.optics
Two-photon light-sheet live imaging at kilohertz frame rate using birefringence-based pulse splitting
Laboratoire d’Optique et Biosciences, CNRS, INSERM, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（光学与生物科学实验室，法国国家科学研究中心，法国国家健康与医学研究院，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；ICube Research Institute, CNRS, University of Strasbourg（ICube研究所，法国国家科学研究中心，斯特拉斯堡大学）；Sorbonne Université, CNRS, Laboratoire Jean Perrin（索邦大学，法国国家科学研究中心，让·佩兰实验室）
本文提出一种紧凑型脉冲分裂方案，通过双折射晶体将激光脉冲分裂为子脉冲，实现高帧率双光子活体成像，用于观察斑马鱼胚胎和活体心脏及脑钙动态，达到150 MHz像素率。
2025-12-19 physics.app-ph physics.bio-ph physics.optics
