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2017年10月30日，一項(xiàng)先進(jìn)的激光技術(shù)將隨機(jī)激光的寬光譜特征與傳統(tǒng)激光的光譜穩(wěn)定性和高方向性相結(jié)合， 這個(gè)技術(shù)進(jìn)步可以使得更多地在寬光譜光源有益處的應(yīng)用中使用隨機(jī)激光器。

簡(jiǎn)單來說，顧名思義，隨機(jī)（無序）激光就如同其名一樣，是隨機(jī)（無序）性的。它產(chǎn)生的光譜是隨機(jī)的，光的發(fā)射方式也是隨機(jī)的，這使其成為一種極其多樣化的激光光源，卻又在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中幾乎沒有任何用處。

那么，如何控制一些隨機(jī)性激光來制作有用的設(shè)備呢？ 這個(gè)問題最終導(dǎo)致了新墨西哥大學(xué)一個(gè)研究小組的一個(gè)新發(fā)現(xiàn)，這個(gè)新發(fā)型把激光技術(shù)提升到一個(gè)新的層次。

新墨西哥大學(xué)（美國）的研究人員與克萊姆森大學(xué)和加州大學(xué)圣迭戈分校的研究人員合作，在無序玻璃光纖中展示了一種定向隨機(jī)激光器。 激光器在安德森定位系統(tǒng)中運(yùn)行。 為了引導(dǎo)激光，研究人員制造了一種由“緞玻璃”制成的的玻璃安德森定位光纖，這是一種非常多孔的玻璃，當(dāng)拉入長(zhǎng)棒時(shí)，在每根光纖中形成微小的空氣通道。


研究小組制作了一種能夠控制這些隨機(jī)激光器的新型光纖。 （圖片由新墨西哥大學(xué)提供）

新墨西哥大學(xué)的博士研究生Behnam Abaie說：“我們用于這些光纖的玻璃實(shí)際上是我們通常會(huì)扔掉的材料，因?yàn)樗鼘?shí)在是孔太多了的，然而實(shí)際上正是這些玻璃上的洞創(chuàng)造了控制激光的通道。"

Behnam Abaie表示：“看到這個(gè)項(xiàng)目如何進(jìn)展的過程真是不可思議。當(dāng)我第一次和Arash Mafi教授一起工作的時(shí)候，我就知道這個(gè)項(xiàng)目有可能會(huì)非常成功，但我從來沒有想到會(huì)有那么大的成果。”

無序誘導(dǎo)的局域態(tài)在由玻璃（g-ALOF）制成的安德森定位光纖的橫向尺寸上形成通道，引導(dǎo)輸出激光束并穩(wěn)定其光譜。在其中一個(gè)通道被窄輸入泵激活時(shí)，設(shè)備開始發(fā)射激光。

強(qiáng)烈的橫向無序和縱向不變性導(dǎo)致了孤立的激射模式，使激光在由空氣 - 光纖界面形成的法布里 - 珀羅光腔中往返傳播。

實(shí)驗(yàn)表明，如果局部輸入泵在無序光纖輸入端面上掃描，則輸出激光信號(hào)將沿著泵的橫向位置，實(shí)現(xiàn)了泵與輸出激光器橫向位置的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)。

此外，跨越無序光纖的輸入面的均勻分布的泵顯示出能產(chǎn)生具有非常低的空間相干性的激光信號(hào)。 這在包括用纖維束進(jìn)行圖像傳輸?shù)脑S多光學(xué)平臺(tái)中可能具有實(shí)際的重要性。

研究人員將激光光譜的穩(wěn)定性歸因于g-ALOF中局域態(tài)的強(qiáng)模式約束。


從左到右：新墨西哥大學(xué)博士生Behnam Abaie和副教授Arash Mafi在觀察他們的設(shè)備測(cè)試期間正在進(jìn)行的計(jì)算機(jī)測(cè)量。（圖片由新墨西哥大學(xué)提供）

“我們的設(shè)備具有隨機(jī)激光的所有優(yōu)點(diǎn)，加上光譜穩(wěn)定性，而且具有高度的定向性，“Arash Mafi教授說。

盡管單個(gè)隨機(jī)激光器可以產(chǎn)生包含多種光譜的光束，但是對(duì)于大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用而言，隨機(jī)激光器尚未能有效的被運(yùn)用，因?yàn)樗壳半m然可以被控制，但是還不可靠。 之前的隨機(jī)激光器的演示之所以被發(fā)現(xiàn)能運(yùn)用有限的應(yīng)用中，是因?yàn)樗鼈兊亩喾较蛐院图す獍l(fā)射中的混亂波動(dòng)。

展望未來，Mafi表示研究人員希望擴(kuò)大這種新器件的光譜范圍，使其能更有效率地創(chuàng)造一個(gè)廣泛的光譜源，使其可以在世界上廣泛使用。

他說：“我們能夠控制這些隨機(jī)激光器的成功解決了十年來阻礙這些激光器成為主流設(shè)備的問題，這是一個(gè)非常令人興奮的貢獻(xiàn)。”


翻譯/Nick
Source:Photonics