近日，德国亥姆霍兹研究所地利科学技术研究所的研究团队，提出了利用高强度超声波波控制光束的强度、形状、方向和相位，以克服固体介质中存在的一些限制。这项研究的发现可能在多个领域有重大影响，特别是在光学测量、半导体制造以及超快科学等领域。该工作以“Acousto-optic modulation of gigawatt-scale laser pulses in ambient air”为题，发表在《Nature Photonics》上。现代光子学面临着吸收、光诱导损伤以及固体介质中的光学非线性等问题，这些问题限制了对光的强度和性质的控制。这项研究提出了一种方法，利用超声波塑造气体介质来克服这些限制。研究人员成功实现了这一方法，通过超声波将超短激光脉冲在环境空气中偏转。实验结果显示，在20兆瓦的光峰值功率下，这种方法的偏转效率超过50%，比之前基于固体的声光调制方法提高了三个数量级。![]()
图1：物理概念示意图。
研究人员还指出，通过超声波控制的气相光子学方案可以创造出一系列新的光学元件，例如透镜或波导。这些新元件具备抗损伤性，并且可以在新的光谱范围内工作。论文还概述了声光学、光学和声学波之间的相互作用，并讨论了将气体作为声光介质的挑战和潜力。实验结果展示了超声波辅助下激光光束在空气中的角偏转效率。这项研究的发现可能在多个领域产生重大影响，特别是在光学测量、半导体制造以及超快科学等领域。该方法提供了一种新的方式来控制光束的特性，同时克服了固体材料所面临的一些限制。未来，这一方法有望应用于其他光学元件的设计和制造，推动光子学的发展。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41566-023-01304-y
