最近，來自英國巴思大學(xué)、丹麥工業(yè)大學(xué)以及美國俄勒岡大學(xué)的一組物理學(xué)家使用光子晶體光纖成功地產(chǎn)生了阿秒脈沖，并且效率比以前的方法提高了近百萬倍。  

    掃描電子顯微鏡 

      像顯示了通過Kagome晶格空心光子晶體光纖透射出來的光的形貌。該光纖能夠同時保持纖芯中傳輸?shù)膶拵?dǎo)波模式和連續(xù)態(tài)包層模式，并且兩者不發(fā)生相互作用。這一發(fā)現(xiàn)被看作是阿秒科學(xué)（發(fā)射以及測量脈沖寬度僅為一秒的二十億分之一的光脈沖）研究領(lǐng)域中的一座里程碑。阿秒脈沖持續(xù)時間極短，稍縱即逝，這將能讓研究人員利用阿秒脈沖精確地測量亞原子粒子的運動情況。阿秒脈沖有望為量子世界帶來新的曙光。在量子世界中，亞原子粒子沒有確定的位置，僅有可能的位置。  

      為了產(chǎn)生阿秒脈沖，該研究小組通過一種惰性氣體獲得了從可見光到X射線波段的超寬光譜。通常這需要GW（109W）的功率，但研究小組這次是使用光子晶體光纖（PCF）將光脈沖和氣體捕獲到一起的。在此之前，光子晶體光纖因為產(chǎn)生的光譜太窄而無法用于阿秒技術(shù)。此次該研究小組使用Kagome晶格光子晶體光纖產(chǎn)生了超寬光譜，所需功率僅為非光子晶體光纖方法的百萬分之一。  

      目前為止，人們對光子晶體光纖的研究主要局限在利用其光子帶隙。光子帶隙使得光子不能在包層中傳播，而是將光子束縛在光纖的內(nèi)芯中。該研究小組正是利用“光可以在不同模式中共存而不發(fā)生強的相互作用，從而無需光子帶隙就可以將光束縛在纖芯中”這一原理來開展研究的。  

    新的光傳導(dǎo)理論 

      該小組的研究人員表示，他們提出了一套光子在空心光子晶體光纖中傳導(dǎo)的新理論。與傳統(tǒng)的光子帶隙導(dǎo)光機制不同，這種傳導(dǎo)與連續(xù)體中所謂的“Von Neumann-Wigner”束縛以及準(zhǔn)束縛態(tài)相關(guān)。也就是說，空心光子晶體光纖具有一種獨特的屬性，能夠同時保持纖芯傳導(dǎo)模式和包層連續(xù)體模式。  

      研究中使用的光纖的傳輸帶寬，比現(xiàn)有低損耗的光子帶隙空心光子晶體光纖要高出若干倍。研究人員表示：“光纖的獨特屬性使得我們有可能觀察到另一個與超快光學(xué)研究領(lǐng)域有關(guān)的重大突破。在超快領(lǐng)域，我們在充有氫氣的空心光子晶體光纖中利用瞬態(tài)受激拉曼散射（SRS），演示了覆蓋三個倍頻程（波長325～2300nm）的相干類梳光譜脈沖的產(chǎn)生與傳導(dǎo)。與目前的同類技術(shù)相比，這種充氫的空芯PCF產(chǎn)生的光譜功率水平降低了六個數(shù)量級，并且脈沖寬度比原來展寬了五個數(shù)量級。新的光子傳導(dǎo)理論將為下一代光子材料（寬帶空心光子晶體光纖及光子晶體）的設(shè)計提供新的方向。此外，這種光子傳導(dǎo)方式與Von Neumann-Wigner態(tài)之間的相似性，將在光子學(xué)與量子力學(xué)之間架起一座新的橋梁?！?nbsp; 

      盡管多線相干受激拉曼散射是非線性光學(xué)中長期存在的一個基本問題，但研究人員認為他們提出的新理論以及實充滿氫氣的Kagome晶格空心光子晶體光纖生成的光譜的衍射圖樣。光譜范圍覆蓋了紫外到中紅外波段。  

      驗演示是該領(lǐng)域的重要進步，這得益于新型空心光纖的出現(xiàn)。研究人員表示，可以使用簡易的、中等功率水平的激光器產(chǎn)生覆蓋若干倍頻程（紫外到紅外）的超寬帶相干類梳光譜，這將意味著阿秒脈沖能夠更為簡便地合成，并且波長將比現(xiàn)有的阿秒脈沖（極紫外及軟X射線波段）更容易操控。  

      這一新技術(shù)同樣適用于建造結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉的亞飛秒光脈沖產(chǎn)生系統(tǒng)，這將對激光科學(xué)、材料科學(xué)以及生物科學(xué)等領(lǐng)域的研究工作產(chǎn)生深遠影響。