高重复脉冲的生成和操纵在各种应用中具有广阔的前景，包括高速摄影、激光加工和声波生成。千兆赫 (GHz) 突发脉冲的间隔范围为 ~0.01 至 ~10 纳秒，对于可视化超快现象和提高激光加工效率特别有价值。
虽然存在产生 GHz 突发脉冲的方法，但挑战仍然存在，例如脉冲能量的低吞吐量、脉冲间隔的可调性差以及现有系统的复杂性。此外，由于空间光调制器的响应不足，塑造每个 GHz 突发脉冲的空间轮廓面临着限制。
为了应对这些挑战，东京大学和埼玉大学的研究团队开发了一种名为“频谱梭”的创新光学技术，该技术能够同时产生 GHz 突发脉冲及其空间轮廓的单独整形。
该方法包括通过衍射光栅水平色散超短脉冲，使用平行镜在空间上将脉冲分离成不同的波长。这些垂直排列的脉冲使用空间光调制器进行单独的空间调制。由此产生的调制脉冲在 GHz 范围内具有不同的时间延迟，产生频谱上分离的 GHz 突发脉冲，每个脉冲的空间轮廓都具有独特的形状。
正如金色开放获取期刊《 Advanced Photonics Nexus》中所报道的那样，所提出的方法成功地产生了具有离散变化的波长和时间间隔的 GHz 突发脉冲。它演示了空间轮廓的塑造，包括位置偏移和峰分裂。该方法在超快光谱成像中的应用展示了其同时捕获不同波段动态的能力。
该方法有助于在亚纳秒到纳秒时间尺度内进行超快成像，从而能够分析快速、非重复的现象。其潜在应用包括发现未知的超快现象和监测工业环境中的快速物理过程。单独整形 GHz 突发脉冲的能力也为精密激光加工和激光治疗带来了希望。
值得注意的是，该方法的紧凑设计增强了其可移植性，使其适用于科学研究设施和各种工业技术领域。
东京大学生物工程系博士研究生 Keitaro Shimada 表示：“我们独特的光学配置允许通过三维光路操纵超短脉冲，从而实现对 GHz 突发脉冲的前所未有的空间操纵。” 他补充道：“Spectrum Shuttle 提供各种间隔为 10 皮秒到 10 纳秒的 GHz 突发脉冲。我相信，基于我们的技术针对等离子体、金属和细胞等各种目标的应用将加速科学发现以及工业和医学领域的技术创新。”
这项创新技术为推进超快成像开辟了道路，对科学研究和工业应用都有影响。它能够同时产生和整形 GHz 突发脉冲，为研究快速现象和增强基于激光的工艺提供了一种多功能工具。
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