Una nueva publicación de Opto-Electronic Advances presenta un control ultrarrápido de objetivos múltiples de campos de luz bien enfocados.

La conformación espacio-temporal de láseres de pulso ultrarrápidos se considera una herramienta poderosa para el desarrollo de atrapamiento láser de alta eficiencia, llave óptica ultrarrápida, medición precisa de resolución de tiempo, espectroscopia ultrarrápida, chip óptico integrado e imágenes de alta resolución. En este sentido, se han dedicado numerosos esfuerzos de investigación para lograr la modulación espacial específica y la codificación temporal de los campos de luz. Estos trabajos, sin embargo, se centran principalmente en la conformación espacio-temporal de una sola función de los campos de luz y pasan por alto los detalles de variación de los campos de luz dentro de un régimen de tiempo ultracorto. Por lo tanto, cómo realizar el control ultrarrápido de múltiples objetivos de los campos de luz mediante la combinación de los rasgos de vector-vórtice (espaciales) con las variaciones ultrarrápidas de tiempo (temporal) ha sido difícil de alcanzar hasta ahora. Ha obstaculizado no solo los conocimientos instructivos sobre las interacciones ultrarrápidas entre la luz y la materia, sino también las aplicaciones en las nuevas configuraciones de pinzas ópticas.

Investigadores dirigidos por el profesor Baohua Jia de la Universidad Tecnológica de Swinburne, Australia, y el Dr. Zhongquan Nie de la Universidad Tecnológica de Taiyuan, presentaron un nuevo concepto para realizar una modulación ultrarrápida de campos focales multiobjetivo basado en la combinación fácil del vector dependiente del tiempo teoría de la difracción con la transformada rápida de Fourier. Se logra enfocando estrechamente los rayos láser de vórtice de pulso de femtosegundo polarizados radialmente en una geometría de lente de un solo objetivo, como se muestra en la Fig. 1. Se descubrió que el grado de libertad temporal ultrarrápido dentro de una duración temporal configurable (~ 400 fs) juega un papel fundamental papel en la determinación de las características ricas y exóticas del campo de luz enfocado en un momento, a saber, alternancia claro-oscuro, rotación periódica y conversión de polarización longitudinal/transversal. Los mecanismos de control subyacentes a su vez han sido revelados por la creación de variación de fase cero o π, cambio de fase de Gouy dependiente del tiempo y redistribución del flujo de energía, como se muestra en la Fig. 2. Además, los resultados experimentales iniciales demostrados por este trabajo están bien de acuerdo con sus predicciones teóricas y análisis numéricos propuestos, como se demuestra en la Fig. 3.

Las ventajas de este trabajo radican no solo en permitir una operación de alta eficiencia y un diseño de configuración óptica de baja complejidad, sino también en aumentar el grado de libertad temporal controlable en las estrategias prácticas de pinzas ópticas en comparación con los enfoques tradicionales. Más importante aún, las rutas presentadas son capaces de lograr simultáneamente objetivos múltiples y controlables de campos de luz en una configuración de geometría única. Además de ser de interés académico en diversos regímenes espectrales ultrarrápidos, estos comportamientos peculiares de los haces evolutivos del espacio-tiempo prometen respaldar prolíficas aplicaciones relacionadas con la ultrarrápida, como chips ópticos integrados multifuncionales, trampas láser de alta eficiencia, rotación de microestructuras, microscopía óptica de superresolución. , medición óptica precisa y seguimiento de vida.