超持续谱激光：超乎寻常的新型光源

　　正在光学界限，激光具有亮度高、单色性好、目标性强等特征，被誉为“最亮的光、最疾的刀、最准的尺”。它的遍及操纵，带来一系列改进缔造，饱励了人类科学发展和经济社会生长。

　　激光出世10年后的1970年，一种新的激光光源——超贯串谱激光横空降生。它与日常的单色性（窄谱）平凡激光差异，是一种具有极宽光谱的众色激光。其光谱宽度正在100纳米以上，乃至可达上万纳米。

　　超贯串谱激光的出世，坊镳“违背”了线性光学常识和纪律。由于超贯串谱激光具有像平凡白光相通宽的光谱界限。而正在守旧线性光学外面中，白光虽能剖判为各式颜色的单色光，但一束单色光不大概直接形成白光。也便是说，人们不行直接取得超贯串谱（宽光谱）光源。

　　难以想象的是，1970年，美邦科学家阿拉诺和夏皮罗将一束准单色的绿光——皮秒脉冲激光，注入固体非线性介质（一种非常的光学玻璃）中，不测取得了400～700纳米的白光输出。

　　单色绿光竟形成了复合的白光，光谱宽且贯串。这一不常的科学呈现，连忙恐惧了光学界。从此，一种新型光源——超贯串谱激光出世了。

　　发作超贯串谱激光的背后机理，是强激光与介质间非线性彼此用意的结果。即当一种或众种准单色的强激光“种子”正在介质（如玻璃、气体等）这片“泥土”中流传时，光波的电场强度足以与介质原子内部的电场比拟拟。此时，“种子”光与介质“泥土”彼此用意，发作了“非线性效应”。这一效应使单色激光的光谱像发作“基因突变”相通，向短波和长波拓展。新发作的光谱因素又会接二连三地向两侧拓展。最终，一个窄带光谱拓展成一个超宽贯串谱，即超贯串谱。

　　早期发作超贯串谱激光的“泥土”并不睬念，苛重鸠集正在固体、气体和液体等老例非线性介质中。这不单需求极顶峰值功率的入射激光“种子”，并且传输损耗大、光束质地不高，难以抵达操纵条件。

　　20世纪80年代，低损耗光纤的出世与操纵，为超贯串谱激光供应了一片极佳的“沃壤”。光纤能将激光限制正在微米量级的光纤纤芯中，巩固了激光与介质彼此用意的非线性效应。同时，还能增补传输和彼此用意间隔，提拔输出光束质地。

　　1996年，英邦南安普顿大学的科研职员研制出一种绝顶适合超贯串谱造成的光子晶体光纤。它具有更高非线性系数、新生动可调色散的个性，正在超贯串谱激光探讨中具有里程碑道理。从此，超贯串谱激光的探讨和操纵获得飞速生长。

　　今朝，正在软玻璃光纤、拉锥光纤等越来越众的新型光纤中，可发作超贯串谱激光，科学家还将超贯串谱激光发作的“泥土”缩小至氮化硅等硅基波导上，使其能与现有的互补金属氧化物半导体杀青片上兼容，希望拓宽硅基光子学的操纵。

　　超贯串谱激光已经出世，就以其举世无双的光源个性，惊艳了整体光学界。它不单具有激光亮度高、闭联性强、目标性好等特征，还可具有和太阳光好像的宽光谱本能。

　　光色美丽众彩。超贯串谱激光每每被情景地称为白光激光，但它所涵盖的波段远不单处于可睹光波段的白光，而从最早的可睹光波段拓展至紫外、近红外、中远红外波段，差异波段的超贯串谱激光正在操纵方面也各有千秋。能够说，超贯串谱激光是一种比白光更美丽众彩的众色光。

　　光谱界限宽且亮度高。与平凡激光的窄谱个性比拟，超贯串谱激光光谱极宽（如上所说，可达上万纳米），且是贯串展宽。这一宽谱上风，能掩盖浩瀚波段。有估计评释，以常睹的峰值功率正在10兆瓦量级、时域重频正在千赫兹的飞秒超贯串谱光源为例，其照耀正在单元面积上的激光功率是太阳辐照功率密度的700余倍。超贯串谱激光的高亮度由此可睹一斑。

　　时域生动可控。超贯串谱激光有贯串波激光、纳秒激光、皮秒激光、飞秒激光等，可遵照差异操纵需求，作差异反复频率、差异脉宽激光的采取。例如，正在光纤通讯中需求高反复频率的超贯串谱激光光源，正在光学闭联层析技能中日常行使脉宽飞秒量级的超贯串谱激光光源。与此同时，归纳医治时域参数，还可杀青对特定形势、特定谱宽超贯串谱激光的量身定制。

　　激光动作20世纪的宏大出现，一出世便照亮了全邦。比平凡激光本能愈加出色的超贯串谱激光，操纵前景相称开阔。

　　正在生物医学界限，基于超贯串谱激光光源的光学闭联层析技能，可杀青对视网膜和冠状动脉等活体机闭的三维成像和临床诊断；正在食物安好界限，诈欺超贯串谱激光光源照耀被测样品，可正在短韶华内收罗到样本的吸取光谱和透射光谱，从而杀青对食物的火速检查；正在通讯界限，超贯串谱激光光源可充任“运输超人”的脚色，操纵正在波分复用通讯体系，成为当今新闻时期的“实时雨”；正在成像界限，超贯串谱激光光源正正在照亮大到器官、小到分子的物体，助助人类愈加显露地探知全邦。

　　正在军事界限，超贯串谱激光光源因其不同凡响的性子，被美、俄、法等邦开荒操纵于光电抗衡、疆场感知、军事通讯等方面，可望带来改变性影响。

　　光电抗衡将胜人一筹。目前，采用主动红外抗衡的措施，诈欺高亮度的红外激光对敌方光电摆设举办压制、捣鬼，是保障航空飞翔器安好的紧张妙技。与输出波长简单、调谐清贫的光参量振荡器和量子级联激光器比拟，超贯串谱激光光源具有空间闭联性好、光谱界限宽的天禀上风，有大概掩盖敌方光电传感器全波段，使其无法采用窄带滤波和光学陷波等措施举办防护，是光电抗衡的理念光源。特别是位于中红外波段（2500～5000纳米）的超贯串谱激光光源，可掩盖常睹红外热寻诱掖头的典范作事波段。如许，就可有用杀青对敌方无误制导军械的骚扰及致盲。目前有报道称，美军已将包蕴中红外超贯串谱激光光源的定向红外抗衡体系，安装正在大型飞机和直升机底部，并装备回旋臂以扫描飞机四周可疑方针，杀青对红外制导导弹诱掖头的骚扰，最终使其偏离固定轨迹、摆脱方针。

　　疆场感知将愈加精准。超贯串谱激光的宽带个性，可掩盖常睹气体（如二氧化碳、甲烷、氨气等）的“吸取峰”，杀青对众种气体的同步、及时、长途监测。同时，超贯串谱激光光源空间闭联的个性，使其与气体羼杂物有着很长的彼此用意长度，能明显提拔探测灵活度，杀青对极微量气体分子的探测。德邦伊尔默瑙理工大学还诈欺超贯串谱激光器与光学短通滤光片耦合，以较高的空间区分率，丈量出大气湍流的温度场和速率场，希望助力于天色预测。另外，以超贯串谱激光动作照明光源的主动高光谱成像技能，已被少少兴旺邦度操纵于各式探测义务。与守旧成像照明光比拟，宽谱超贯串谱激光可正在超远间隔对方针举办延续主动照明，更有助于区别伪装方针，进步方针识别确凿率，增补敌方防御难度。

　　海量数据将更疾传输。通过光谱滤波技能，切割超贯串谱激光光源，外面上可获得随便个波分复用光源。这种高反复频率、众波长的闭联脉冲光源，是杀青高速、大容量光通讯体系的症结技能。日本已能诈欺超贯串谱激光光源发作1064个信道的众波长光源，杀青2.7太比特/秒（1太比特相当于10244比特）的高速光纤通讯。一个超贯串谱激光光源能“以一顶千”，代替上千个平凡激光光源。这将为需求传输海量数据的新闻化合伙作战供应高速、紧凑的技能维持。而正在自正在空间通讯界限，有探讨团队阐明，采用超贯串谱激光光源动作片面闭联高速载波，能有用抑遏大气湍流酿成的光强闪光，并杀青16吉比特/秒（1吉比特相当于10243比特）的通讯速度。将来，借使将基于超贯串谱激光光源的空间通讯技能动作一种疆场应急通讯计划，那么正在操纵于突发变乱、限度交兵等情景时，将会愈加轻而易举。

　　跟着技能发展和工艺程度提拔，将来超贯串谱激光将朝着均匀功率更高、光谱更宽、光束质地更好的目标生长。