德国研究团队提出声控光学新方法

近日，德国亥姆霍兹研究所地利科学技术研究所的研究团队提出了利用高强度超声波波控制光束的强度、形状、方向和相位，以克服固体介质中存在的一些限制。这项研究的发现可能在多个领域有重大影响，特别是在光学测量、半导体制造以及超快科学等领域。该工作以“Acousto-optic modulation of gigawatt-scale laser pulses in ambient air”为题，发表在《Nature Photonics》上。

现代光子学面临着吸收、光诱导损伤以及固体介质中的光学非线性等问题，这些问题限制了对光的强度和性质的控制。这项研究提出了一种方法，利用超声波塑造气体介质来克服这些限制。研究人员成功实现了这一方法，通过超声波将超短激光脉冲在环境空气中偏转。实验结果显示，在20兆瓦的光峰值功率下，这种方法的偏转效率超过50%，比之前基于固体的声光调制方法提高了三个数量级。

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图1.物理概念示意图

研究人员还指出，通过超声波控制的气相光子学方案可以创造出一系列新的光学元件，例如透镜或波导。这些新元件具备抗损伤性，并且可以在新的光谱范围内工作。

论文还概述了声光学、光学和声学波之间的相互作用，并讨论了将气体作为声光介质的挑战和潜力。实验结果展示了超声波辅助下激光光束在空气中的角偏转效率。

这项研究的发现可能在多个领域产生重大影响，特别是在光学测量、半导体制造以及超快科学等领域。该方法提供了一种新的方式来控制光束的特性，同时克服了固体材料所面临的一些限制。未来，这一方法有望应用于其他光学元件的设计和制造，推动光子学的发展。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41566-023-01304-y