Neseniai Kinijos mokslų akademijos (CAS) Šanchajaus Optikos ir tiksliųjų mašinų instituto (SIPM) valstybinė stipriojo lauko lazerinės fizikos laboratorija padarė naują pažangą teravatų ciklo skalės trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių sūkurinių impulsų generavimo srityje. Tyrėjų komanda sujungė naują optinio lauko moduliavimo techniką su optiniu parametriniu čirškiamo impulso stiprinimu (OPCPA), kad realizuotų didelės energijos sūkurinio lazerio išvestį. Remiantis pakopinio plonasluoksnio netiesinio impulso posuspaudimo technika, pirmą kartą buvo realizuotas trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių sūkurinių impulsų išėjimas teravatų periodo skalėje. Rezultatai buvo paskelbti Ultrafast Science pavadinimu „Teravatų klasės kelių ciklų trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių sūkurinis lazeris“.
Sūkurinė šviesa yra erdvinės struktūros spindulys su spiraliniu bangos frontu, kuris buvo plačiai naudojamas kvantinėje informacijoje, didelės skiriamosios gebos mikroskopijoje ir optiniuose pincetuose dėl savo toroidinio erdvinio intensyvumo pasiskirstymo ir ypatybės nešti orbitinį kampinį momentą. Be to, orbitinio kampinio impulso sujungimas su itin intensyviais ultratrumpais lazeriais gali suteikti galingą techninę paramą ir visiškai naujas eksperimentines priemones, skirtas sūkurinės stipraus lauko fizikos ir netiesinių sūkurių reiškiniams. Didelio intensyvumo periodo skalės sūkuriniai lazeriai turi platų pritaikymo spektrą sūkurių dalelių pluoštams ir antrinei spinduliuotei (pvz., izoliuoti atosekundiniai optiniai sūkuriai, teraherciniai sūkuriai). Tačiau didelio intensyvumo ultratrumpų sūkurių impulsų generavimas vis dar yra tiriamajame etape, nes sunku išlaikyti sūkurio fazės struktūrą lazerio stiprinimui ir suspaudimui.
1 pav. Eksperimentinės sąrankos diagrama
2 pav. (a, c, e) sustiprintos OPCPA išvesties pirmosios, antrosios ir trečiosios eilės sūkurinių taškų žemėlapiai; (b, d, f) Sūkurio pluošto stulpelio objektyvo židinio juostos.
Šiame tyrime mokslininkai realizavo 1,45 μm didelės energijos sūkurinio lazerio išvestį, derindami erdvinės fazės moduliaciją su OPCPA technika ir patikrino išvesties sūkurinio lazerio perdavimo stabilumą erdvėje. Remiantis kaskadine plonasluoksne poimpulsinio suspaudimo technika, teravatų skalės periodo skalės trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių sūkurio impulso išvestis 13,7 mJ / 10,59 fs pirmą kartą realizuojama nepažeidžiant sūkurio fazės struktūros. Ši schema gali suteikti techninę paramą netiesiniams sūkurio reiškiniams ir suteikti pagrindą itin greitos orbitos kampinio momento fizikos tyrimams.
3 pav. Suspausto sūkurio impulso laiko srities matavimas
