Dans le résonateur Kerr soliton à impulsions étirées développé par le laboratoire de William Renninger, un laser à fréquence unique pénètre dans une cavité annulaire de fibre, générer un peigne de fréquences à large bande passante à la sortie qui prend en charge les impulsions femtosecondes ultracourtes. À l'intérieur de la cavité de la fibre, les impulsions s'étirent et se compressent dans le temps, atteindre une durée minimale deux fois dans la cavité à proximité du centre de chacun des deux tronçons de fibre. L'évolution temporelle d'étirement et de compression est une caractéristique saillante des résonateurs Kerr à solitons à impulsion étirée femtoseconde. Crédit :Michael Osadciw/Université de Rochester
Les chercheurs de l'Université de Rochester établissent une nouvelle norme en matière de production d'impulsions laser ultrarapides sur une gamme de longueurs d'onde plus large que les sources laser traditionnelles.
Dans un ouvrage publié dans Lettres d'examen physique , Guillaume Renninger, professeur assistant d'optique, avec les membres de son laboratoire, décrire un nouvel appareil, appelé « résonateur Kerr soliton à impulsions étirées, " qui améliore les performances des impulsions laser ultrarapides. Le travail a des implications importantes pour une gamme d'applications d'ingénierie et biomédicales, y compris la spectroscopie, synthèse de fréquence, télémétrie, génération d'impulsions, et d'autres.
L'appareil crée une impulsion laser ultrarapide, de l'ordre de la femtoseconde, ou un quadrillionième de seconde - qui est libéré des limites physiques endémiques aux sources de lumière laser - ce que les scientifiques du laser appellent le gain laser - et les limites des longueurs d'onde des sources.
"Tout simplement, il s'agit de l'impulsion la plus courte jamais produite par une source de fibre sans gain, " dit Renninger.
Renninger et son équipe de chercheurs diplômés et d'associés postdoctoraux ont amélioré les résonateurs Kerr, une nouvelle alternative passionnante pour générer des impulsions laser femtosecondes qui ont fait l'objet de nombreuses recherches.
Le laboratoire a relevé le défi de la durée d'impulsion dans d'autres versions de résonateurs Kerr en découvrant un nouveau soliton (une courte rafale ou une enveloppe localisée d'une onde) qui conserve sa forme tout en se propageant à une vitesse constante. Les solitons générés dans le dispositif de Renninger diffèrent des solitons des autres résonateurs Kerr, spécifiquement dans la forme et le comportement des impulsions d'étirement qu'ils créent.
"Il est stable dans le sens où il répète sans cesse la même chose, s'allonger, puis plus court, plus long que plus court, " dit Renninger.
Les impulsions « présentent une large bande passante spectrale et une durée d'impulsion compressée de 210 femtosecondes, qui est la durée d'impulsion la plus courte observée à ce jour à partir de résonateurs à fibre Kerr, ", déclarent les chercheurs dans le journal.
L'auteur principal Xue Dong est associé de recherche diplômé au laboratoire Renninger. En plus de Renninger, les autres coauteurs sont Qian Yang et Christopher Spiess, également des associés de recherche diplômés dans le laboratoire, et Victor Bucklew, un ancien associé postdoctoral dans le laboratoire.
L'étude a été financée en partie par le Fonds de développement technologique de l'Université, une bourse de recherche universitaire, et par les National Institutes of Health. Un brevet est en instance. Les parties intéressées peuvent contacter Curtis Broadbent, responsable des licences chez URVentures, sur la licence de la technologie.
Rendre les lasers ultrarapides plus accessibles
Renninger, un expert en création de sources pour lasers femtoseconde, a obtenu son baccalauréat et son doctorat. diplômes en physique appliquée de l'Université Cornell. Avant de rejoindre l'Institut d'Optique, il a été associé postdoctoral et chercheur associé au département de physique appliquée de l'université de Yale.
Il a récemment reçu un prix CARRIÈRE de la National Science Foundation, qui comprend un financement pour créer un accès open source à l'information pour la conception et la création de sources laser avancées générant des impulsions femtosecondes.
« Il existe maintenant des produits commerciaux, mais ils sont très chers. Ils sont prohibitifs pour de nombreux groupes de recherche avec des budgets limités pour l'équipement, " dit Renninger.
Une grande partie du coût est pour l'expertise, pas des composants, son groupe utilisera donc une partie du financement de CAREER pour fournir des conseils aux groupes de recherche des petites universités sur la conception et la construction de lasers femtosecondes pour la recherche fondamentale.
"Le but ultime est d'avoir un guide de conception publié sur notre site Web pour tout le monde, " dit Renninger.
