Wasser erzeugt weißes Superkontinuum-Laserlicht mit breitem Spektrum und einem beeindruckenden Wellenlängenbereich. Forscher haben erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung ultrabreitbandiger Weißlicht-Laserquellen erzielt, die einen breiten Wellenlängenbereich von Ultraviolett bis Ferninfrarot abdecken. Diese fortschrittlichen Laser werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, darunter umfassende Bildgebung, Mikrochemie, Telekommunikation, Laserspektroskopie, Sensorik und Ultraschnellwissenschaft.
Dieses Vorhaben steht jedoch vor Herausforderungen, insbesondere bei der Auswahl eines geeigneten nichtlinearen Mediums. Obwohl herkömmliche Feststoffmaterialien hocheffizient sind, sind sie unter Bedingungen hoher Leistungsspitzen anfällig für Lichtschäden. Obwohl gasförmige Medien nicht leicht beschädigt werden können, weisen sie im Allgemeinen eine geringe Effizienz und technische Komplexität auf.
Forscher der South China University of Technology haben kürzlich einen unkonventionellen Schritt unternommen und Wasser als nichtlineares Medium untersucht. Die Wasserressourcen sind reichlich vorhanden und der Preis niedrig. Selbst unter Einwirkung eines Hochleistungslasers kommt es nicht zu Schäden an der Optik. Wie in der Open-Access-Zeitschrift Advanced Photonics Nexus berichtet, beinhaltet die wasserinduzierte Spektralverbreiterung eine verbesserte Selbstphasenmodulation und stimulierte Raman-Streuung, was zu einem Superkontinuum-Weißlichtlaser mit einer 10-dB-Bandbreite von 435 Nanometern führt, die den beeindruckenden Bereich von 478–913 Nanometern abdeckt.
In einer weiteren Innovation kombinierten die Forscher Wasser mit gechirpten periodisch gepolten Lithiumniobat-Kristallen (CPPLN), die für ihre starke nichtlineare Kraft zweiter Ordnung bekannt sind. Diese Zusammenarbeit erweitert nicht nur den Frequenzbereich des Superkontinuum-Weißlichtlasers, sondern macht auch sein Ausgangsspektrum flacher. Laut dem korrespondierenden Autor Professor Li Zhiyuan: „Das kaskadierte Wasser-CPPLN-Modul bietet einen langlebigen, hochstabilen und kostengünstigen technischen Weg zur Realisierung eines ‚Three-High‘-Weißlichtlasers mit starker Pulsenergie, hoher spektraler Ebenheit und ultrabreiter Bandbreite.“
Die Ergebnisse dieses Wasser-CPPLN-Kooperationsprojekts sind vielversprechend. Diese ultrabreitbandige Superkontinuumslichtquelle hat eine Pulsenergie von 0,6 mJ und eine Bandbreite von 10 dB über eine Oktave (413–907 nm) und hat Potenzial für die ultraschnelle Spektroskopie und hyperspektrale Bildgebung.
Li Zhiyuan betonte: „Es kann eine hohe Auflösung physikalischer, chemischer und biologischer Prozesse mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis über eine extreme spektrale Bandbreite hinweg liefern. Es eröffnet eine effektive Möglichkeit, langlebige, hochstabile und kostengünstige weiße Laser mit starker Pulsenergie, hoher spektraler Ebenheit und extrem großer Bandbreite zu schaffen und ebnet den Weg für neue Möglichkeiten in der wissenschaftlichen Forschung und Anwendungen.“
Zusammengestellte Quelle: ScitechDaily