1kHz飞秒激光在空气中成丝产生稳定的强超连续谱光

超连续谱（SC）白光（从近紫外延伸到红外波长的光谱）在凝聚态科学、生物学、物理和化学中具有先进的超快激光光谱。与常用的光子晶体光纤和大块材料相比，飞秒激光在气体中成丝对SC的产生具有损伤免疫性

然而，对于kHz重复激光，空气丝中热扩散的毫秒时间尺度导致下一个激光脉冲到达时的空气密度降低。热自作用效应导致激光灯丝的显著光束指向和强度抖动，这给使用kHz灯丝及其SC光源的应用带来了挑战

在《光科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，由中国科学院上海光机所高场激光物理国家重点实验室的王铁军教授及其同事领导的一个科学家团队展示了一种提高空气丝诱导SC光的光束指向性和强度稳定性的简单方法

这是通过简单地在灯丝的等离子体通道上施加外部直流电场来实现的。在外部电场的作用下，等离子体复合被显著抑制，从而通过从电极产生离子风，在细丝区域中产生较少的热沉积以及淹没的细丝热抖动

（a）作为施加的高电压的函数的1kHz下的正向SC激光器和灯丝指向角的SDEV。前向SC光（b）和灯丝（c）在不同激光重复率下的散射角的SDEV。（c）中的实线适合于引导眼睛。（电极尖端和灯丝之间的距离为1mm）（d）随着电压的增加，施加在灯丝上的有效电场的模拟结果。来源：Light：科学与应用（2024）。DOI:10.1038/s41377-023-01364-3（a）在有（FIL+55kV）和没有（FIL）外部直流电场的情况下成丝后的典型白光光谱以及初始激光光谱（无FIL）进行比较。每个光谱分布在其最大值处被归一化。（b） 当激光器在直流电场的不同极性（正和负）下以1kHz工作时，SC光谱强度的SNR。（c） 在1m聚焦条件下获得的SC激光能量作为泵浦激光能量的函数。来源：Light：科学与应用（2024）。DOI:10.1038/s41377-023-01364-3

据报道，1kHz空气丝诱导的SC光的光束指向抖动被抑制了两倍以上。SC光的信噪比也显著提高。科学家们成功地在空气中产生了一种稳定的高强度、高重复的超连续谱白色光源

这对超连续谱白光的应用具有重要意义，对基于细丝的其他二次源也非常重要和有用，如三次谐波产生、太赫兹、空气激光以及基于细丝的凝聚材料成像和微加工