相比自由空间中传播的光场，以SPP为代表的表面光场具有亚波长压缩和近场增强的优异特性，近年来已逐步应用于新一代无线通信、纳米尺度的成像与探测等诸多领域，并有望为集成光电子器件的开发以及光谱探测、传感、信息处理等领域的应用带来变革性技术影响。因此，发展相干的高功率SPP光源成为了迫切需求。
“通过这项技术，我们把光源转移到波导表面，从而研究表面光。在表面光提供的平台上，我们目睹了‘光种子’是如何在注入电子的激励下一点点演化、增长的全过程。”研究团队负责人田野表示。
得益于在小型化自由电子光源领域中的长期积累，围绕小型化自由电子相干光源，研究团队展开了飞秒激光驱动的超短电子脉冲泵浦SPP种子研究，采用超快光学泵浦-探测技术，观测到自由电子脉冲对SPP的相干放大。
实验通过对SPP的电磁场时空波形、能量以及频谱的记录，首次动态演示了SPP受激辐射放大的动力学过程，并揭示了SPP经历了高增益自由电子激光中超辐射、指数增长和饱和等三阶段的受激辐射光放大过程。该项研究创新发展了利用自由电子泵浦实现SPP相干放大的全新途径，在光谱探测、传感、信息处理等应用领域具有很大的应用价值，对于发展小型化、集成化的相干光源具有较大意义。
在未来，研究团队将基于该技术进一步发展小型化、集成化的相干光源，并拓展其在光谱探测、传感、信息处理等领域的交叉应用。
