新型光电激光器每秒发射 300 亿个脉冲

超快激光器产生一系列持续时间长达飞秒的光脉冲。它们可以作为频率梳，为连接电磁波谱的微波和光域提供频率和时间参考。

由于这些脉冲的相位是可以控制的，因此它具有多种应用，从控制物质的量子态到光学原子钟。尽管超快激光器的性能多年来一直在增强，但它们需要锁模谐振腔的整体稳定性。

现在，美国国家标准与技术研究所的研究人员提出了一种替代方法，可以在没有锁模的情况下生成一系列光脉冲。他们称之为电光激光器，其发射脉冲的速度比传统超快激光器快 100 倍。基本上，它是用普通电子设备开发的激光的电光调制。

尽管构建电光的想法非常简单，而且这项技术已经存在了将近 50 年，但科学家们一直无法在消除电子干扰的同时切换光以发射超快脉冲。

通常，锁模方法包括使光在镜腔中来回反射，从而使波相互相长干涉以产生短脉冲。然而，这项新技术的工作机制更为强大：将连续的激光束分割成单独的脉冲，减少热诱导干扰。

当信号在腔体内来回反弹时，固定波出现在最高频率，阻止所有其他频率。信号稳定和过滤是在这个腔内完成的。

更具体地说，他们使用红外激光（发射连续波）通过定制腔稳定的振荡器产生脉冲。所有脉冲都是均匀的，并通过微芯片波导结构在频率梳中产生不同的颜色。

参考：ScienceMag | doi:10.1126/science.aat6451 | NIST

光学频率梳用作传统超快光的光源。这种梳子是用锁模激光器制造的，这些激光器从几种相互重叠的光波颜色产生脉冲，并在微波和光频率之间形成联系。另一方面，电光激光器对红外激光器施加电子振动，有效地将脉冲整形为光。

电光激光隔离特定频率的光，形成不同颜色的频率梳|大卫卡尔森 / NIST

锁模激光器每 10 纳秒产生一个脉冲，而电光激光器产生一个脉冲仅需 100 皮秒（快 100 倍）。

为了构建电光激光器，研究人员选择仅使用商用微波和电信仪器。这使得系统更加可靠。此外，它的稳定性和准确性也相当不错，适用于更快的通信系统和光时钟网络的长期测量。

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此外，这种激光可用于生物和化学成像，以加速特定类型的组织/化学成像。例如，通常需要一分钟的高光谱成像可以实时完成。

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