Fig. 1. Experimentell uppställning. Kredit:SIOM
Ultrasnabba vektorstrålar har breda tillämpningar inom fotokemi, biologi och fysik. De kan användas i pump-probe-experiment, högupplöst bildbehandling, manipulera mikropartiklar, klassisk optisk kommunikation och kvantoptisk kommunikation.
Trots många metoder för att generera användbara vektorstrålar, det är vanligtvis inte lätt för traditionell trevågsblandning eller andra ordningens icke-linjära processer, där ett anisotropt olinjärt material används; och denna process är styvt begränsad av fasanpassningstillstånd som är extremt känsligt för ljuspolarisering.
Också, det är ganska svårt och komplicerat att generera inhomogen fördelning med bred bandbredd i varje polarisation med användning av en olinjär kristall.
Därför, med kompakt och ekonomisk installation genom en olinjär process, speciellt tredje ordningens icke-linjära process, hur man genererar flera vektorstrålar med olika centrala våglängder i ett brett spektralområde återstår att vara en outforskad fråga.
Nyligen, forskare vid Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) vid den kinesiska vetenskapsakademin genererade nya flerfärgade koncentriska ringformiga ultrasnabba vektorstrålar (MUCAU-VB) baserade på en kaskadprocess för fyrvågsblandning (CFWM) helt enkelt i en glasplatta och insåg att modulering av en laserstråle i spatialt läge, polarisering, våglängd, och pulslängd samtidigt. Resultatet publicerades i Optik Express .
Fig. 2. (a) Spektra för sidbanden. (b) Fotografier av de genererade flerfärgade sidbanden. (c) och (d) Fotografier av flerfärgade sidband. Kredit:SIOM
I experimentet, två radiellt polariserade pumpstrålar modulerade av två virvelhalvvågsplattor användes för att pumpa glasplattan. När de två strålarna överlappades både i rumslig och tidsmässig domän, koncentriska ringformade strålar med radiell polarisation, flerfärgade sidband i ett brett spektralområde, och femtosekunds pulslängd demonstrerades.
Upp till 10 radiellt polariserade frekvens-uppkonvertering koncentriska ringformade sidband med bred bandbredd observerades. Forskare fann att spektralområdet för den första 7 ordningen kunde sträcka sig från 545 nm till 725 nm och pulslängden för första ordningens sidband uppmättes till 74 fs.
Denna metod kan användas för att generera andra polarisationstillstånd och andra vektorstrålar för spektrumområde. Och det skulle gynna ytterligare generering och tillämpningar av flerfärgade ultrasnabba vektorstrålar.
Arbetet stöddes av National Natural Science Foundation of China, instrumentutvecklingsprojektet och det strategiska prioriterade forskningsprogrammet för den kinesiska vetenskapsakademin.
