Ultrasnelle vectorstralen hebben brede toepassingen in de fotochemie, biologie en natuurkunde. Ze kunnen worden gebruikt in pomp-sonde-experimenten, beeldvorming met hoge resolutie, het manipuleren van microdeeltjes, klassieke optische communicatie en kwantum optische communicatie.

Ondanks vele methoden om bruikbare vectorbundels te genereren, het is meestal niet gemakkelijk voor traditionele drie-golf-menging of niet-lineaire processen van de tweede orde, waar een anisotroop niet-lineair materiaal wordt gebruikt; en dit proces wordt strikt beperkt door fase-aanpassingscondities die extreem gevoelig zijn voor lichtpolarisatie.

Ook, het is nogal moeilijk en complex om in elke polarisatie een inhomogene verdeling met brede bandbreedte te genereren met behulp van één niet-lineair kristal.

Daarom, met behulp van compacte en economische opstelling door een niet-lineair proces, vooral niet-lineair proces van de derde orde, hoe meerdere vectorbundels met verschillende centrale golflengten in een breed spectraal bereik kunnen worden gegenereerd, blijft een onontgonnen kwestie.

Onlangs, onderzoekers van het Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM) van de Chinese Academie van Wetenschappen genereerden nieuwe meerkleurige concentrische ringvormige ultrasnelle vectorbundels (MUCAU-VB) op basis van cascaded four-wave mixing (CFWM) eenvoudig in een glasplaat en realiseerden de modulaties van een laserstraal in ruimtelijke modus, polarisatie, golflengte, en pulsduur tegelijk. Het resultaat is gepubliceerd in Optica Express .

In het experiment, twee radiaal gepolariseerde pompbundels gemoduleerd door twee vortex halfgolfplaten werden gebruikt om de glasplaat te pompen. Toen de twee bundels elkaar overlapten in zowel ruimtelijk als tijdsdomein, concentrische ringvormige balken met radiale polarisatie, veelkleurige zijbanden in een breed spectraal bereik, en femtoseconde pulsduur werden aangetoond.

Tot 10 radiaal gepolariseerde frequentie-upconversie concentrische ringvormige zijbanden met brede bandbreedte werden waargenomen. Onderzoekers ontdekten dat het spectrale bereik van de eerste 7-orde zich kon uitstrekken van 545 nm tot 725 nm en dat de pulsduur van de zijband van de eerste orde werd gemeten als 74 fs.

Deze methode kan worden gebruikt om andere polarisatietoestanden en andere vectorbundels met spectrumbereik te genereren. En het zou de verdere generatie en toepassingen van meerkleurige ultrasnelle vectorstralen ten goede komen.

Het werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China, het Instrument Development Project en het Strategic Priority Research Program van de Chinese Academie van Wetenschappen.