激光建筑可以创建复杂的结构来检测受控物质

激光具有通过各种方法精确驱动、操纵、控制和检测物质的独特能力。虽然它们经常在幕后操作，但激光是革命性科学技术的支柱——包括作为2018年诺贝尔物理学奖基础的研究进展。

11月4日至8日在波士顿举行的光学学会(OSA)激光大会期间，将展示一种被称为通用光调制器的新激光架构，这是一种有趣的探测和控制物质的新工具。它是由首席研究员塞尔吉奥卡巴霍和研究员刘威开发的，他们都是SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的研究员。

相干光，例如来自激光的相干光，可以在电磁或强度分布中反射更复杂和更复杂的结构。“一些例子是圆柱形矢量光束，或时尚的三维强度分布，可能类似于，例如，华夫锥或滤光器，”卡巴霍说。

由于这些特性，通用光调制器有望开辟科学技术的新前沿。Carbajo表示，很难利用工程或编程复杂轻量级结构的能力，因为没有多少可靠的选项可用于生成该结构。

“目前，这主要是通过外部设备来完成的，如投影仪中常用的空间光调制器，但它们都有平均功率和峰值功率的限制，”卡巴霍说。"这些设备很容易燃烧，无法应用于需要大量电力的场合."

Carbajo团队的工作规避了这一功率限制，同时仍然保持了生成任意光结构的能力。它们光束编程能力被结合到激光器结构本身中。它是两个世界之间的最佳桥梁：功率缩放和光结构。

“我们的可编程光脉冲由复合小光束组成，”卡巴霍解释道。“想象一下，激光束是由许多蜂窝状的小光束组成的，每个光束都是独立控制的，尽管它们彼此是一致的。他们可以互相交流，知道对方的状态和自己的状态。当所有子光束同步时，它们可以共同产生任何结构。这里需要注意的是，这种结构是由小束的数量决定的。”

这种可编程架构在超短(飞秒及更短)系统中尤为重要，因为它可以激发新的思维方式，具有复杂的结构，可以促进科学技术的发展。潜在的新应用包括光纤通信、微纳加工和增材制造、光学捕获和超快质子科学。“在几乎所有需要高功率的光子学应用中，它可以改变游戏规则，”卡巴霍说。

SLAC国家加速器实验室的研究人员对使用这些光源定制和操纵以光速传播的电子束感兴趣。“通过这样做，我们可以产生一种新型的电子和X射线源，这样我们就可以打印出从光到电子或X射线的结构，”他说。“这些因此可以成为先进的科学仪器，因为电子束和X射线将继承光子的结构。”

接下来，该小组希望探索几个平行的努力。“第一个显而易见的途径是添加更多的小捆绑包，这是潜在应用的子集所需要的，”卡巴霍说。“然而，许多人并不需要更多的小捆。在我们的示例中，我们有7个1-7单元，外加一个主驱动器。第二个分支是将我们的系统升级到更高的功率，第三条路线也将实现——使用非线性转换级更好地将基本飞秒细光束转换为其他波长，这将产生具有多色或高光谱成分和自然自同步的结构光。

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