Το Ινστιτούτο Οπτικής Μηχανικής της Σαγκάης κάνει νέα πρόοδο στη δημιουργία παλμών Terawatt Vortex

Πρόσφατα, το Κρατικό Βασικό Εργαστήριο Φυσικής Λέιζερ Ισχυρού Πεδίου στο Ινστιτούτο Οπτικής και Μηχανημάτων Ακριβείας της Σαγκάης (SIPM) της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών (CAS) σημείωσε νέα πρόοδο στη δημιουργία παλμών υπέρυθρης δίνης βραχέων κυμάτων σε κλίμακα περιόδου terawatt. Η ερευνητική ομάδα συνδύασε μια καινοτόμο τεχνική διαμόρφωσης οπτικού πεδίου με οπτική παραμετρική ενίσχυση παλμού κελαηδίσματος (OPCPA) για να πραγματοποιήσει έξοδο λέιζερ δίνης υψηλής ενέργειας. Με βάση την τεχνική της μη γραμμικής μεταπαλμικής συμπίεσης με καταρράκτη λεπτής μεμβράνης, πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά η έξοδος παλμών υπέρυθρης δίνης βραχέων κυμάτων στην κλίμακα περιόδου terawatt. Τα σχετικά αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν ως "Terawatt-Class Few-Cycle Short-Wave Infrared Vortex Laser" στο Ultrafast Science.
Το φως Vortex είναι μια χωρικά δομημένη δέσμη με ελικοειδές μέτωπο κύματος, η οποία έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε κβαντικές πληροφορίες, μικροσκοπία υπερ-ανάλυσης και οπτικά τσιμπιδάκια λόγω της κατανομής της σπειροειδούς χωρικής έντασης και του χαρακτηριστικού της μεταφοράς τροχιακής γωνιακής ορμής. Επιπλέον, η σύζευξη της τροχιακής γωνιακής ορμής σε εξαιρετικά έντονα υπερσύντομα λέιζερ μπορεί να προσφέρει ισχυρή τεχνική υποστήριξη και ολοκαίνουργια πειραματικά μέσα για τη φυσική ισχυρού πεδίου δίνης και τα φαινόμενα μη γραμμικής δίνης. Τα λέιζερ στροβιλισμού κλίμακας περιόδου υψηλής έντασης έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στην οδήγηση δέσμης σωματιδίων δίνης και δευτερογενούς ακτινοβολίας (π.χ. απομονωμένες οπτικές δίνες attosecond, δίνες terahertz). Ωστόσο, η δημιουργία παλμών υπερβραχέων στροβιλισμών υψηλής έντασης βρίσκεται ακόμη στο στάδιο διερεύνησης λόγω της δυσκολίας διατήρησης της δομής φάσης στροβιλισμού για ενίσχυση και συμπίεση με λέιζερ.

Εικ. 1 Πειραματική ρύθμιση

Σχ. 2 (α, γ, ε) Στερεακοί χάρτες πρώτης, δεύτερης και τρίτης τάξης της ενισχυμένης εξόδου του OPCPA. (β, δ, στ) Εστιακές λωρίδες φακού στήλης της δέσμης δίνης.
Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές συνειδητοποίησαν μια έξοδο λέιζερ δίνης υψηλής ενέργειας 1,45 μm συνδυάζοντας τη διαμόρφωση χωρικής φάσης με την τεχνική OPCPA και επαλήθευσαν τη σταθερότητα μετάδοσης του λέιζερ δίνης εξόδου στο διάστημα. Με βάση την τεχνική συμπίεσης μετά τον παλμό κλιμακωτών λεπτής μεμβράνης, πραγματοποιείται για πρώτη φορά μια έξοδος παλμού υπέρυθρου στροβίλου μικρού κυμάτων κλίμακας τεραβάτ, κλίμακας περιόδου, 13,7 mJ/10,59 fs χωρίς να καταστραφεί η δομή της φάσης δίνης. Αυτό το πρόγραμμα μπορεί να παρέχει τεχνική υποστήριξη για φαινόμενα μη γραμμικής δίνης και να παρέχει τη βάση για τη μελέτη της υπερταχείας φυσικής της τροχιακής γωνιακής ορμής.

Εικ. 3 Μέτρηση πεδίου χρόνου του συμπιεσμένου παλμού δίνης