高重复脉冲的产生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。千兆赫兹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，例如脉冲能量吞吐量低、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，每个GHz突发脉冲的空间分布的整形面临限制。
为了应对这些挑战，东京大学和埼玉大学的一个研究小组开发了一种名为“频谱穿梭”的创新光学技术，该技术可以同时产生GHz突发脉冲并单独塑造其空间轮廓。
该方法涉及通过衍射光栅水平分散超短脉冲，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，产生频谱分离的GHz突发脉冲，每个脉冲在其空间分布中都有独特的形状。
正如之前报道的那样，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。它展示了空间剖面的塑造，包括位置偏移和峰值分裂。
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的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。它的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突发脉冲的能力在精密激光加工和激光治疗中也具有前景。
值得注意的是，所提方法的紧凑设计增强了其便携性，使其适用于科研设施和各种工业技术领域。
“我们独特的光学配置允许使用三维光路操纵超短脉冲，从而实现前所未有的GHz突发脉冲空间操纵，”东京大学生物工程系博士候选人Keitaro Shimada说。
“Spectrum Shuttle提供范围广泛的GHz突发脉冲，间隔从10皮秒到10纳秒不等。我相信，基于我们技术的应用，针对等离子体、金属和细胞等各种靶点，将加速工业和医学领域的科学发现和技术创新。
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过程引入了一种多功能工具。
