用于光谱学和技术应用的中红外强飞秒光脉冲

一种新光源产生波长约为12µm的超短红外脉冲，具有以前未达到的峰值强度和稳定性。水振动光谱学的首次实验证明了该系统的巨大应用潜力。

超短光脉冲代表了基础研究中的重要工具，也已进入众多光学技术领域。波长大于1µm的红外光谱范围在光通信中起着关键作用，而波长高达300µm的脉冲在光学测量和分析技术以及成像技术中是必需的。

只有几个光波振荡周期的极短脉冲(“少周期”脉冲)是一项特殊的技术挑战。它们的产生需要精确控制光学相位及其传播条件。波长超过10µm的少周期脉冲对于凝聚态物质(即固体和液体)的非平衡特性的基础研究非常重要，并且具有很高的应用潜力，例如在光学材料加工中。因此，这种脉冲的产生是一个前沿的研究课题。

在Optica杂志上，柏林马克斯伯恩研究所的研究人员报告了一种新光源，该光源可提供超过10µm波长的超短红外脉冲，并具有创纪录的参数。这个极其紧凑的系统基于光学参量线性调频脉冲放大(OPCPA)的概念，其中微弱的超短红外脉冲通过与非线性晶体中较短波长的强泵浦脉冲相互作用而被放大。

在新型光源中，波长为2µm、持续时间约为3ps的泵浦脉冲驱动泵浦能量为6mJ的参量放大器。波长约12µm的放大脉冲具有65µJ的能量和185fs的持续时间，对应于光波约5个光周期内约0.4吉瓦(1GW=109W)的峰值功率。在1kHz序列中，脉冲高度稳定且具有出色的光束质量。系统的输出功率和重复率是可扩展的。

这种独特来源的潜力在液态水实验中得到了证明。水分子的受阻旋转，即所谓的解放，第一次被激发到这样的程度，以至于它们的光吸收显着降低。通过对该吸收饱和度的分析，估计了20至30fs的解放激发寿命。