超短脉冲和阿秒光源技术在前沿科学研究和未来工业应用中具有至关重要的作用，它们为捕捉极其快速的自然过程提供了前所未有的可能性。近日，德国汉诺威激光中心（LZH）与柏林费迪南德-布劳恩研究所（FBH）合作，致力于开发电泵浦半导体盘式激光器，以简化装置并提高超短脉冲的功率输出。此外，英国赫瑞瓦特大学的研究团队则专注于开发新型阿秒激光系统，填补现有技术的盲点。这些研究将为光子学、量子技术等领域带来重要进展，并推动相关技术的实际应用。
德国合作伙伴研究电泵浦半导体盘激光器
汉诺威激光中心（LZH）与柏林费迪南德-布劳恩研究所（FBH）的科学家们正在联合研究能产生超短脉冲（USP）的电泵半导体盘式激光器。表面发射半导体激光器因其在定制波长激光器开发中的独特优势，成为这一研究中的理想选择。但迄今为止，人们一直使用光泵系统来实现高功率。然而，这些系统的组装非常复杂。另一方面，电泵系统只能实现较小的发射区域，因此在基模式功率较低。这就限制了它们的应用，例如在材料加工领域。
图源：LZH
近日，德国联邦教育与研究部资助了一项名为“用于产生超短脉冲的电泵半导体盘式激光器（ED-VECSEL）”的科学预研项目，以探讨与光子学和量子技术未来工业应用相关的关键研究问题，旨在为基础研究与以工业为主导的合作资助项目之间架起一座桥梁。
“ED-VECSEL” 项目的研究人员致力于开发一种电泵系统，能够在基模下发射超短脉冲，兼具高功率输出和简易装配的优势。
为此，研究团队计划探索一种可行的系统，该系统由一个拥有大面积发射面的电泵半导体结构和一个匹配的谐振器组成。理想情况下，该系统仅需额外添加一个光学元件（谐振器输出耦合器）即可完成。
作为该项目的一部分，LZH 负责研究并将优化后的电泵浦半导体芯片集成到超短脉冲激光系统中。
欧洲将资助赫瑞瓦特大学开发新的阿秒激光系统
无独有偶，英国爱丁堡赫瑞瓦特大学的Christian Brahms博士将获得超过200万英镑的欧洲资助，用于“填补诺贝尔奖获奖技术中的盲点”。作为工程与物理科学学院的助理教授及英国皇家工程院研究员，Christian Brahms博士将在未来五年内致力于开发一种新型极快激光脉冲光源。
图源：赫瑞瓦特大学
他的研究团队旨在以阿秒级的时间尺度捕捉自然界中最快的过程。研究人员表示，这将使我们得以观察诸如植物吸收阳光等自然界中一些最短暂、最快速的现象。
赫瑞瓦特大学的项目将基于2023年诺贝尔物理学奖得主Pierre Agostini、Ferenc Krausz和Anne L'Huillier的研究成果，着力解决他们的阿秒技术中的一个关键局限：无法捕捉到一切。
Christian Brahms博士补充道：“科学史上，许多最重要的突破都是通过在远远超出人类感知极限的尺度上观察自然界实现的。我们的目标正是突破这一极限：超越传统激光源的局限，使基础科学成为焦点。”
该团队将致力于开发一种新型激光，这种激光可以模拟自然界中的阳光，但其闪烁时间极其短暂。他进一步解释道：“目前的技术，就像2023年诺贝尔奖得主报告的那样，可以在紫外线或 X 射线波长下产生极短的光脉冲。这一惊人的进展使我们能够捕捉分子和材料中一些最快微观过程的定格图像。然而，这种技术也存在局限性。在自然界中，这些过程通常发生在太阳光的照射下，而不是实验室中使用的特定波长光。我们的目标是创造出一种与传统阿秒光源相似的极短脉冲激光，但其波长与太阳光中的紫外线和可见光波段相匹配。这样，我们可以填补阿秒技术的盲点，并将对超快过程的理解直接与光化学、材料科学等其他学科领域紧密结合。”
该项目将在赫瑞瓦特大学创造五个新的职位机会。Christian Brahms博士计划招聘三名博士生和两名博士后研究助理，协助设计和构建新型激光光源。这是英国2024年期间获得欧洲研究理事会（ERC）启动资助的50个项目之一。该基金支持广泛领域的前沿研究，帮助研究人员探索最具潜力的创新构想。
Christian Brahms博士表示，这笔资助是对英国科技和研究文化的高度信任。他指出：“ERC资助的申请成功率仅为14%，因此我们能够正式跻身欧洲最具活力、最令人兴奋的研究项目之列。”
欧洲研究理事会主席Maria Leptin教授也对此发表了评论：“提升研究人员在职业生涯早期的能力，是欧洲研究理事会的核心使命。我尤其感到高兴的是，英国研究人员重返欧洲研究理事会。在过去的几年里，我们非常想念他们。英国研究人员获得了50项资助，这对整个研究界而言都是一个好消息。”
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