苏黎世联邦理工学院实验室产生超强、超快的新型激光脉冲 打破世界纪录

提到激光，人们通常会联想到一束强大的连续光束。这种类型的激光确实很常见，而且有很多实际用途。然而，在科学和工业领域，对极短、极强的激光脉冲也有重要需求。这些激光脉冲可用于塑造材料或产生延伸到X射线范围的高谐波频率，有助于揭示发生在阿秒级（十亿分之一秒）的过程。

最近，由苏黎世联邦理工学院量子电子研究所教授乌苏拉-凯勒（UrsulaKeller）领导的研究小组在这一领域取得了重大突破。他们用激光振荡器产生了有史以来最强大的激光脉冲，平均输出功率达到550瓦，比之前的记录高出50%。这些脉冲不仅功率惊人，而且持续时间极短，不到一皮秒（百万分之一秒）。它们以每秒500万个脉冲的快速、规则模式发射，每个脉冲的峰值功率可达100兆瓦--理论上足以为10万台吸尘器短暂供电。研究小组的研究成果发表在科学杂志Optica上。

在过去的25年中，凯勒的研究小组一直致力于不断改进所谓的短脉冲圆盘激光器，在这种激光器中，激光材料由厚度仅为100微米的含镱原子的晶体薄盘组成。

凯勒和她的同事们一次又一次地遇到新问题，这些问题最初阻碍了功率的进一步提高。经常会发生激光器内部不同部件被破坏的惊人事故。解决了这些问题后，我们获得了新的认识，使在工业应用中也很流行的短脉冲激光器变得更加可靠。

凯勒实验室的博士生莫里茨-塞德尔（MoritzSeidel）解释说："我们现在实现的更高功率和5.5兆赫兹脉冲频率的结合，是基于两项创新。首先，他和他的同事们使用了一种特殊的反射镜排列方式，将激光器内部的光线多次穿过圆盘，然后再通过一个外耦合反射镜离开激光器。这种排列使我们能够极大地放大光线，而不会使激光变得不稳定。"

第二项创新涉及脉冲激光器的核心部件：一种由半导体材料制成的特殊反射镜，早在三十年前就由凯勒发明，其缩写为SESAM（半导体饱和吸收镜），令人过目难忘。与普通反射镜不同，SESAM的反射率取决于照射到它的光的强度。