Šanchajaus optinės mechanikos institutas daro naują pažangą teravatų sūkurių impulsų generavimo srityje

Neseniai Kinijos mokslų akademijos (CAS) Šanchajaus Optikos ir tiksliųjų mašinų instituto (SIPM) valstybinė stipriojo lauko lazerinės fizikos laboratorija padarė naują pažangą teravatų periodo skalės trumpųjų bangų infraraudonųjų sūkurių 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 kaskadiniu plonasluoksniu netiesiniu post-impulsiniu suspaudimo metodu, pirmą kartą buvo realizuotas trumpųjų bangų infraraudonųjų sūkurių impulsų išėjimas teravatų periodo skalėje. Susiję rezultatai buvo paskelbti kaip "Teravatų klasės kelių ciklų trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių sūkurinis lazeris" Ultrafast Science.
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. Eksperimentinė sąranka

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 programa gali suteikti techninę pagalbą netiesiniams sūkuriams ir sudaryti pagrindą itin greitos orbitos kampinio momento fizikos tyrimams.

3 pav. Suspausto sūkurio impulso laiko srities matavimas