我國科研人員提出實現(xiàn)光的完美共振吸收方案

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近日，蘭州大學核科學與技術學院、稀有同位素前沿科學中心劉作業(yè)教授團隊與德國馬克斯普朗克核物理研究所、耶拿大學以及美國路易斯安納州立大學科研人員合作，提出了一種利用超短激光脈沖實現(xiàn)介質(zhì)無共振腔完美共振吸收的方案。相關研究工作以《零面積脈沖產(chǎn)生的完美共振吸收》為題發(fā)表在期刊《物理評論快報》上。

劉作業(yè)介紹，探索微觀粒子的運動狀態(tài)有助于人類認識物質(zhì)的本質(zhì)，進而控制和改變物質(zhì)變化相關過程來實現(xiàn)物質(zhì)的新性質(zhì)和新功能。對光脈沖的有效操控是實現(xiàn)對微觀粒子動力學控制的基礎。基于可編程空間光調(diào)制器的可見光整形技術已在相干控制領域取得了很大成功。但在極紫外以及X-射線波段，由于缺乏有效介質(zhì)，既有技術方案無法實現(xiàn)。

宏觀介質(zhì)中完美吸收實現(xiàn)的原理示意圖。

研究團隊基于瞬態(tài)吸收光譜在激發(fā)-調(diào)控(XUV-NIR)作用框架下，研究提出了一種通過時域選通法，操縱共振介質(zhì)吸收特性的普適方案，實現(xiàn)了介質(zhì)對光脈沖的完美吸收(99.999%)，且吸收度在飛秒時間尺度上可控。分析發(fā)現(xiàn)通過在時域上裁剪XUV脈沖限制系統(tǒng)自由演化并結合激發(fā)脈沖在介質(zhì)內(nèi)傳播過程的自然整形，使其傳播后建立的子脈沖與主脈沖實現(xiàn)相干相消。

“該方案將激光波長鎖定到共振躍遷頻率且無需使用光學諧振腔，證實了宏觀介質(zhì)的共振吸收在超快時間尺度上可調(diào)，在極紫外以及更短波段X-射線的脈沖整形、超快光開關及未來光-光調(diào)制器的實現(xiàn)等領域具有重要應用價值。”劉作業(yè)說。

關鍵詞： 共振吸收 微觀粒子 光調(diào)制器 時間尺度 蘭州大學核科學與