科研人員提出實現光的完美共振吸收方案

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宏觀介質中完美吸收實現的原理示意圖 蘭州大學供圖

近日，蘭州大學核科學與技術學院、稀有同位素前沿科學中心教授劉作業團隊與德國馬克斯普朗克核物理研究所、耶拿大學以及美國路易斯安納州立大學科研人員合作，提出了一種利用超短激光脈沖實現介質無共振腔完美共振吸收的方案。相關研究工作以《零面積脈沖產生的完美共振吸收》為題發表在《物理評論快報》上。

探索微觀粒子的運動狀態有助于人類認識物質的本質，進而控制和改變物質變化相關過程來實現物質的新性質和新功能。對光脈沖的有效操控是實現對微觀粒子動力學控制的基礎。基于可編程空間光調制器的可見光整形技術已在相干控制領域取得了很大成功。但在極紫外以及X—射線波段，由于缺乏有效的介質，現有技術方案是無法實現的。

基于瞬態吸收光譜在激發—調控（XUV-NIR）作用框架下，研究提出了一種通過時域選通法，操縱共振介質吸收特性的普適方案，實現了介質對光脈沖的完美吸收（99.999%），且吸收度在飛秒時間尺度上可控。分析發現通過在時域上裁剪XUV脈沖限制系統自由演化并結合激發脈沖在介質內傳播過程的自然整形，使其傳播后建立的子脈沖與主脈沖實現相干相消。該方案將激光波長鎖定到共振躍遷頻率且無需使用光學諧振腔，證實了宏觀介質的共振吸收在超快時間尺度上可調，在極紫外以及更短波段X—射線的脈沖整形、超快光開關及未來光-光調制器的實現等領域具有重要應用價值。