近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所超強(qiáng)激光科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與張江實(shí)驗(yàn)室合作，在超光速時(shí)空波包放大方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Behavior of optical parametric amplification of space-time wave packets”為題于發(fā)表于Optics Express。
 

　　由Abouraddy等人提出的時(shí)空波包【Nature Photonics 11, 733 (2017)】是一種傳播無(wú)衍射脈沖光束，其群速度可以在亞光速與超光速間任意調(diào)控，并且具有反常折射、反常時(shí)空色散、自由空間色散、時(shí)間衍射等獨(dú)特性質(zhì)。研究團(tuán)隊(duì)先前工作表明，在窄帶近似下，時(shí)空波包和光參量放大在動(dòng)量空間(或者傅里葉空間)滿(mǎn)足相同的分布，二者在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的，因此可以利用光參量放大提高時(shí)空波包的能量并保持其時(shí)空特性不變【Communications Physics 5, 295 (2022)】。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)利用數(shù)值模擬研究了經(jīng)光參量放大后時(shí)空波包的時(shí)空特性，主要包括傳播距離與脈沖寬度等。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)光參量放大后，寬帶時(shí)空波包的傳播距離與放大前近乎一致，但脈沖寬度會(huì)因?yàn)檎瓗Ы剖Ф龃蟆Ｒ虼耍芯繄F(tuán)隊(duì)提出了兩種方法提高非窄帶近似下時(shí)空波包和光參量放大在動(dòng)量空間的匹配度，從而保持短脈沖特性不變，如圖1所示。研究團(tuán)隊(duì)還研究了偏離匹配曲線(xiàn)、更高超光速時(shí)空波包的光參量放大，如圖2所示，提出了提高匹配度的方法。本文的研究結(jié)果為之后在實(shí)驗(yàn)上產(chǎn)生高能超光速時(shí)空波包提供了理論參考。
 

圖1泵浦光傳播角與對(duì)應(yīng)的時(shí)空波包放大結(jié)果
 

圖2時(shí)空波包頂點(diǎn)波長(zhǎng)和群速度與泵浦光方向角的對(duì)應(yīng)關(guān)系