Fig. 1 Lo schema concettuale per produrre campi di luce multi-target ultraveloci in una singola configurazione di messa a fuoco dell'obiettivo ad alta apertura numerica. Credito:Compuscript Ltd
Una nuova pubblicazione da Opto-Electronic Advances panoramiche controllo multi-target ultraveloce di campi luminosi strettamente focalizzati.
La modellatura spazio-tempo di laser a impulsi ultraveloci è considerata un potente strumento per lo sviluppo di trapping laser ad alta efficienza, chiave ottica ultraveloce, misurazione precisa della risoluzione temporale, spettroscopia ultraveloce, chip ottico integrato e imaging ad alta risoluzione. A questo proposito, numerosi sforzi di ricerca sono stati dedicati al raggiungimento della specifica modulazione spaziale e della codifica temporale dei campi luminosi. Questi lavori, tuttavia, si concentrano principalmente sulla modellazione spazio-temporale unifunzionale dei campi di luce e trascurano i dettagli di variazione dei campi di luce all'interno di un regime di tempo ultrabreve. Pertanto, come realizzare il controllo multi-target ultraveloce dei campi di luce combinando i tratti vettore-vortice (spaziale) con le variazioni temporali (temporali) ultraveloci è rimasto sfuggente fino ad ora. Ha ostacolato non solo le informazioni istruttive sulle interazioni ultraveloci luce-materia, ma anche le applicazioni nelle nuove impostazioni delle pinzette ottiche.
I ricercatori guidati dal professor Baohua Jia della Swinburne University of Technology, in Australia, e dal dottor Zhongquan Nie della Taiyuan University of Technology, hanno presentato un nuovo concetto per realizzare una modulazione ultraveloce di campi focali multi-target basata sulla facile combinazione del vettore dipendente dal tempo teoria della diffrazione con la trasformata veloce di Fourier. Si ottiene focalizzando strettamente i raggi laser a vortice di impulsi a femtosecondi polarizzati radialmente in una singola geometria della lente dell'obiettivo, come mostrato in Fig. 1. È stato scoperto che il grado di libertà temporale ultraveloce all'interno di una durata temporale configurabile (~ 400 fs) gioca un ruolo fondamentale ruolo nel determinare le caratteristiche ricche ed esotiche del campo di luce focalizzato contemporaneamente, vale a dire, alternanza luminoso-scuro, rotazione periodica e conversione di polarizzazione longitudinale/trasversale. I meccanismi di controllo sottostanti sono stati a loro volta svelati dalla creazione di variazione di fase zero o π, spostamento di fase di Gouy dipendente dal tempo e ridistribuzione del flusso di energia, come mostrato in Fig. 2. Inoltre, i risultati sperimentali iniziali dimostrati da questo lavoro sono buoni in accordo con le loro previsioni teoriche e analisi numeriche proposte, come dimostrato in Fig. 3.
Fig. 2 Le distribuzioni di campo focalizzato della luce polarizzata radialmente con vortice del primo ordine a diversi intervalli temporali. Credito:Compuscript Ltd
I vantaggi di questo lavoro risiedono non solo nel consentire un funzionamento ad alta efficienza e una progettazione a bassa complessità del setup ottico, ma anche nell'aumentare il grado di libertà temporale controllabile nelle pratiche strategie delle pinzette ottiche rispetto a quelle degli approcci tradizionali. Ancora più importante, i percorsi presentati sono in grado di raggiungere simultaneamente obiettivi multipli e controllabili di campi luminosi in un'unica configurazione geometrica. Oltre ad essere di interesse accademico in diversi regimi spettrali ultraveloci, questi comportamenti peculiari dei fasci evolutivi spazio-temporali promettono di sostenere prolifiche applicazioni ultraveloci come chip ottico integrato multifunzionale, trapping laser ad alta efficienza, rotazione della microstruttura, microscopia ottica a super risoluzione , misurazione ottica precisa e tracciamento della vivacità.
Fig. 3 I campi luminosi strettamente focalizzati di (a) raggio polarizzato radialmente; (b) fasci polarizzati azimutalmente; (c) fascio polarizzato radialmente con fase vortice di 1 ordine; (d) fasci polarizzati azimutalmente con fase di vortice di 1 ordine. Credito:Compuscript Ltd
