Японские ученые усилили генерацию белого света в воде в 1000 раз с помощью лазеров

Исследователи из японского Института молекулярных наук добились тысячекратного усиления генерации белого света внутри воды, используя негармоническое двухцветное фемтосекундное лазерное возбуждение. Этот ранее не изученный подход в жидкостях открывает новые нелинейные оптические пути, обеспечивая резкое усиление генерации суперконтинуума.

Экспериментальная демонстрация того, как негармоническое двухцветное фемтосекундное возбуждение производит суперконтинуум в ~1000 раз сильнее в воде по сравнению с обычным одноцветным возбуждением. Автор: Institute for Molecular Science / Tsuneto Kanai

Команда использовала два ультракоротких импульса с длинами волн 1036 нм и 1300 нм, которые не связаны целочисленным частотным соотношением. Этот метод значительно усилил нелинейные оптические эффекты, включая солитонное сжатие и четырехволновое смешение.

Зависимость дисперсии от длины волны и условия фазового рассогласования для четырехволнового смешения в обычной воде (H₂O) и тяжелой воде (D₂O). Автор: Institute for Molecular Science / Tsuneto Kanai

Контрольные эксперименты в тяжелой воде (D₂O) не показали сопоставимого усиления, что подтвердило водоспецифичную природу эффекта.

Измеренные спектры белого света, генерируемые в H₂O и D₂O при негармоническом двухцветном возбуждении. Автор: Institute for Molecular Science / Tsuneto Kanai

«Намеренно нарушив обычное гармоническое лазерное условие, мы обнаружили новый способ усиления света внутри воды», — говорит ведущий исследователь доктор Цунето Канаи.

Открытие открывает перспективы для глубокой тканевой биофотоники, спектроскопии в водной фазе и исследований электронной динамики в аттосекундном масштабе в воде.

ИИ: Это фундаментальное открытие может революционизировать биомедицинскую визуализацию, поскольку вода является основной средой в биологических системах. Усиление сигнала в 1000 раз без изменения самой среды — это прорыв, который может привести к созданию новых диагностических инструментов.