في الآونة الأخيرة، تعاون فريق البروفيسور لي تشي يوان في جامعة جنوب الصين للتكنولوجيا مع فريق الأكاديمي لي روكسين في معهد شنغهاي للبصريات والميكانيكا، بالأكاديمية الصينية للعلوم. لقد اقترحوا بشكل مبتكر إستراتيجية جديدة تعتمد على-ضخ ليزر الفيمتو ثانية بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة-أسلوب "تحويل التردد لأعلى/لأسفل التآزري غير الخطي"-ونجحوا في تطوير مصدر ليزر كامل-لليزر النبضي للضوء الأبيض. يمتد هذا الليزر على سبعة أوكتافات من 200 إلى 25000 نانومتر، ويحقق طاقة نبضية تبلغ 1 مللي جول، ويظهر تسطيحًا طيفيًا قدره 17 ديسيبل. مع تسطيح طيفي قدره 17 ديسيبل. تم نشر النتائج في مجلة البصريات الدولية الرائدة-Light: Science & Applications.
بدءًا من انتقالات الإلكترون داخل الذرات إلى الاهتزازات الجزيئية بين الذرات واهتزازات الشبكة الصلبة، تمتد العمليات المجهرية المتنوعة في نطاقات مميزة تتراوح من الأشعة فوق البنفسجية العميقة إلى -الأشعة تحت الحمراء البعيدة. لأكثر من 60 عامًا منذ اختراع الليزر، سعى العلماء إلى إيجاد مصدر ليزر قادر على تغطية الطيف بأكمله لمراقبة هذه العمليات الدقيقة في وقت واحد بمقاييس طاقة مختلفة إلى حد كبير. ومع ذلك، تعاني مصادر الليزر التقليدية من قيود مثل عرض النطاق الترددي الطيفي الضيق، أو عدم كفاية الطاقة، أو انخفاض التسطيح الطيفي، والفشل في تلبية المتطلبات الصارمة للتغطية الطيفية الواسعة، وكثافة النبض العالية، والتسطيح الطيفي العالي في نفس الوقت.
يتغلب مصدر الليزر ذو الطيف الكامل -للضوء الأبيض المقترح في هذه الدراسة على هذه القيود. إنه مستعد لريادة نموذج جديد في التحليل الطيفي بالليزر-"أحادي-مصدر كامل-الطيف، لقطة متزامنة"-وفتح حدود جديدة في التحليل الطيفي عالي السرعة-والمضخة-التحليل الطيفي فائق السرعة. يحمل هذا الإنجاز وعودًا واسعة للأبحاث الأساسية في الفيزياء، والكيمياء، وعلوم المواد، والبيولوجيا، بالإضافة إلى تطبيقات في مجال التصوير الطبي الحيوي، والمراقبة البيئية، والتفتيش الصناعي.
التردد غير الخطي لأعلى- ولأسفل-يعمل تآزر التحويل على تمكين -الأداء العالي العميق-من الأشعة فوق البنفسجية إلى البعيدة-الأشعة تحت الحمراء الكاملة-لطيف الأبيض-ليزر الضوء
يستخدم نظام الليزر ذو الضوء الأبيض- هذا ليزر تحت أحمر متوسط بقوة 3.9 ميكرومتر- كمصدر تجسير. من خلال التحويل لأعلى-، يمتد حد الطول الموجي القصير- إلى منطقة الأشعة فوق البنفسجية - بعمق 200 نانومتر، بينما يمتد التحويل لأسفل -حد الطول الموجي الطويل- إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيد - الذي يبلغ 25 ميكرومتر. تولد كريستالة نيوبات الليثيوم المستقطبة (CPPLN)-الدورية-المغردة المصممة بشكل مبتكر، في نفس الوقت توافقيات من الرتبة الثانية إلى الثانية عشرة-. تحقق وحدة التحويل كفاءة تحويل بنسبة 40% مع طاقة خرج تبلغ 1.45 مللي جول. وحدة التحويل التنازلي، التي تتميز ببنية كريستال LN-AGSe المتتالية، تحقق كفاءة تحويل بنسبة 18% مع طاقة خرج تبلغ 0.75 مللي جول. وتتفوق المواصفات الفنية الشاملة بشكل كبير على تلك الخاصة بأنظمة الليزر فائقة الاستمرارية المماثلة.
تتجاوز كثافة شعاع الفوتون الخاص بالنظام مرافق إشعاع السنكروترون بمقدار 7-8 أوامر من حيث الحجم، مما يتيح الكشف المتزامن لخمس عمليات فيزيائية وكيميائية عبر مقاييس طاقة متميزة-الانتقالات الإلكترونية العميقة فوق البنفسجية، والإثارة الإلكترونية للضوء المرئي، والاهتزازات الجزيئية القريبة من الأشعة تحت الحمراء- والمتوسطة-، والاهتزازات الشبكية تحت الحمراء البعيدة- - باستخدام شعاع ليزر واحد أو نبض.
هونغ ليهونغ، باحث ما بعد الدكتوراه الذي تم تدريبه بشكل مشترك من قبل جامعة جنوب الصين للتكنولوجيا ومعهد شنغهاي للبصريات والميكانيكا، التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، هو المؤلف الأول لهذه الورقة. لي تشيوان، الأستاذ بكلية الفيزياء والإلكترونيات الضوئية بجامعة جنوب الصين للتكنولوجيا، والأكاديمي لي روكسين من الأكاديمية الصينية للعلوم هما-المؤلفان المراسلان. شارك البروفيسور Li Zhiyuan منذ فترة طويلة في الأبحاث النظرية والتجريبية والتطبيقية في مجال الضوئيات النانوية الدقيقة، والبصريات غير الخطية، وتكنولوجيا الليزر، والضوئيات الطوبولوجية، وفيزياء الكم.
