Fig. 1. Configurazione sperimentale. Attestazione:SIOM
I fasci vettoriali ultraveloci hanno ampie applicazioni in fotochimica, biologia e fisica. Possono essere utilizzati in esperimenti di pump-probe, immagini ad alta risoluzione, manipolazione di microparticelle, comunicazioni ottiche classiche e comunicazioni ottiche quantistiche.
Nonostante molti metodi per generare fasci vettoriali utili, di solito non è facile per la miscelazione tradizionale a tre onde o per i processi non lineari di secondo ordine, dove viene utilizzato un materiale non lineare anisotropo; e questo processo è rigidamente vincolato dalla condizione di adattamento di fase che è estremamente sensibile alla polarizzazione della luce.
Anche, è piuttosto difficile e complesso generare una distribuzione disomogenea ad ampia larghezza di banda in ogni polarizzazione utilizzando un cristallo non lineare.
Perciò, utilizzando una configurazione compatta ed economica mediante un processo non lineare, soprattutto processo non lineare del terzo ordine, come generare più fasci vettoriali con diverse lunghezze d'onda centrali in un ampio intervallo spettrale rimane un problema inesplorato.
Recentemente, i ricercatori dell'Istituto di ottica e meccanica fine di Shanghai (SIOM) dell'Accademia cinese delle scienze hanno generato nuovi fasci vettoriali ultraveloci anulari concentrici multicolori (MUCAU-VB) basati sul processo di miscelazione a quattro onde in cascata (CFWM) semplicemente in una lastra di vetro e hanno realizzato il modulazioni di un raggio laser in modalità spaziale, polarizzazione, lunghezza d'onda, e la durata dell'impulso contemporaneamente. Il risultato è stato pubblicato in Ottica Express .
Fig. 2. (a) Spettri delle bande laterali. (b) Fotografie delle bande laterali multicolori generate. (c) e (d) Fotografie delle bande laterali multicolori. Attestazione:SIOM
Nell'esperimento, per pompare la lastra di vetro sono stati utilizzati due fasci di pompa polarizzati radialmente modulati da due semionde a vortice. Quando i due fasci sono stati sovrapposti sia nel dominio spaziale che temporale, fasci anulari concentrici con polarizzazione radiale, bande laterali multicolori in un'ampia gamma spettrale, e la durata dell'impulso di femtosecondi sono stati dimostrati.
Sono state osservate fino a 10 bande laterali anulari concentriche a conversione di frequenza polarizzate radialmente con ampia larghezza di banda. I ricercatori hanno scoperto che l'intervallo spettrale del primo ordine 7 potrebbe estendersi da 545 nm a 725 nm e la durata dell'impulso della banda laterale del primo ordine è stata misurata in 74 fs.
Questo metodo può essere utilizzato per generare altri stati di polarizzazione e altri fasci vettoriali della gamma dello spettro. E ne trarrebbe vantaggio un'ulteriore generazione e applicazioni di fasci vettoriali ultraveloci multicolori.
Il lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China, il progetto di sviluppo dello strumento e il programma di ricerca strategica prioritaria dell'Accademia cinese delle scienze.
