Fig. 1. Configuración experimental. Crédito:SIOM
Los rayos vectoriales ultrarrápidos tienen amplias aplicaciones en fotoquímica, biología y física. Se pueden utilizar en experimentos de bomba-sonda, imágenes de alta resolución, manipular micropartículas, comunicaciones ópticas clásicas y comunicaciones ópticas cuánticas.
A pesar de muchos métodos para generar haces vectoriales útiles, Por lo general, no es fácil para la mezcla tradicional de tres ondas o los procesos no lineales de segundo orden, donde se utiliza un material anisotrópico no lineal; y este proceso está rígidamente limitado por la condición de adaptación de fase que es extremadamente sensible a la polarización de la luz.
También, Es bastante difícil y complejo generar una distribución no homogénea de ancho de banda amplio en cada polarización utilizando un cristal no lineal.
Por lo tanto, utilizando una configuración compacta y económica mediante un proceso no lineal, especialmente el proceso no lineal de tercer orden, cómo generar múltiples haces vectoriales con diferentes longitudes de onda centrales en un amplio rango espectral sigue siendo un tema inexplorado.
Recientemente, Los investigadores del Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Shanghai (SIOM) de la Academia de Ciencias de China generaron nuevos haces vectoriales ultrarrápidos anulares concéntricos multicolores (MUCAU-VB) basados en el proceso de mezcla de cuatro ondas en cascada (CFWM) simplemente en una placa de vidrio y se dieron cuenta de la modulaciones de un rayo láser en modo espacial, polarización, longitud de onda, y duración del pulso simultáneamente. El resultado fue publicado en Óptica Express .
Fig. 2. (a) Espectros de las bandas laterales. (b) Fotografías de las bandas laterales multicolores generadas. (c) y (d) Fotografías de las bandas laterales multicolores. Crédito:SIOM
En el experimento, Se utilizaron dos haces de bomba polarizados radialmente modulados por dos placas de media onda de vórtice para bombear la placa de vidrio. Cuando los dos haces se superpusieron tanto en el dominio espacial como en el temporal, vigas anulares concéntricas con polarización radial, bandas laterales multicolores en una amplia gama espectral, y se demostró la duración del pulso de femtosegundos.
Se observaron hasta 10 bandas laterales anulares concéntricas de conversión ascendente de frecuencia polarizadas radialmente con un ancho de banda amplio. Los investigadores encontraron que el rango espectral del primer orden de 7 podría extenderse desde 545 nm a 725 nm y la duración del pulso de la banda lateral de primer orden se midió en 74 fs.
Este método se puede utilizar para generar otro estado de polarización y otros haces vectoriales de rango de espectro. Y beneficiaría a una mayor generación y aplicaciones de haces vectoriales ultrarrápidos multicolores.
El trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Proyecto de Desarrollo de Instrumentos y el Programa de Investigación de Prioridad Estratégica de la Academia de Ciencias de China.
