近日，中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研究員李儒新和田野團隊在小型化自由電子相干光源研究領域取得的成果登上《自然》雜志。
此次研究采用超快光學技術，探測了表面光經歷受激輻射，放大形成表面激光的全過程，并指明了采用自由電子泵浦SPP實現表面光相干放大的全新途徑。
相比自由空間中傳播的光場，以SPP為代表的表面光場具有亞波長壓縮和近場增強的優異特性，近年來已逐步應用于新一代無線通信、納米尺度的成像與探測等諸多領域，并有望為集成光電子器件的開發以及光譜探測、傳感、信息處理等領域的應用帶來變革性技術影響。因此，發展相干的高功率SPP光源成為了迫切需求。
“通過這項技術，我們把光源轉移到波導表面，從而研究表面光。在表面光提供的平臺上，我們目睹了‘光種子’是如何在注入電子的激勵下一點點演化、增長的全過程?！毖芯繄F隊負責人田野表示。
得益于在小型化自由電子光源領域中的長期積累，圍繞小型化自由電子相干光源，研究團隊展開了飛秒激光驅動的超短電子脈沖泵浦SPP種子研究，采用超快光學泵浦-探測技術，觀測到自由電子脈沖對SPP的相干放大。
實驗通過對SPP的電磁場時空波形、能量以及頻譜的記錄，首次動態演示了SPP受激輻射放大的動力學過程，并揭示了SPP經歷了高增益自由電子激光中超輻射、指數增長和飽和等三階段的受激輻射光放大過程。該項研究創新發展了利用自由電子泵浦實現SPP相干放大的全新途徑，在光譜探測、傳感、信息處理等應用領域具有很大的應用價值，對于發展小型化、集成化的相干光源具有較大意義。
在未來，研究團隊將基于該技術進一步發展小型化、集成化的相干光源，并拓展其在光譜探測、傳感、信息處理等領域的交叉應用。
