Международная команда исследователей продемонстрировала инновационный метод увеличения мощности лазерных импульсов. Он основан на укорочении световых импульсов и открывает новые перспективы в исследовании квантовых электродинамических явлений. О своей работе ученые сообщили в статье журнала Applied Physics Letters.

Thin plate compression of a sub-petawatt Ti:Sa laser pulses 

By extending the concept of thin film compression [Mourou et al., Eur. Phys. J. Spec. Top. 223(6), 1181 (2014)] to a thin plate, nonlinear post-compression from 24 fs to 13 fs of sub-petawatt laser pulses is demonstrated experimentally using a 1 mm-thick silica plate and chirped mirrors with a total anomalous dispersion of −50 fs². The measurements were implemented with a specially designed dispersionless vacuum frequency-resolved optical gating, which is based on second harmonic generation of tested pulses in a 10 μm β-barium borate crystal glued on a 1 mm fused silica substrate. The used compression scheme is implemented in a geometry compatible with high power on-target experiment realization.
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0008544

Исследователи уже давно стараются увеличить мощность лазеров. Это позволило бы более подробно исследовать релятивистские явления и область квантовой электродинамики. До сих пор ученые пытались повысить мощность лазерного пучка, увеличивая мощность источника излучения. Однако выше определенного предела исследователям таким образом подняться не удалось.

Авторы новой работы во главе с сотрудником Института прикладной физики РАН Сергеем Мироновым пошли другим путем. Вместо увеличения энергии лазера они решили уменьшить продолжительность импульса до нескольких фемтосекунд. Это позволило сохранить систему в пределах разумного размера и снизить эксплуатационные расходы.

Чтобы сгенерировать максимально короткий импульс, исследователи используют эффекты нелинейной оптики. В созданной исследователями установке лазерный луч проходит через чрезвычайно тонкую и совершенно однородную стеклянную пластину. Особое поведение волны внутри этой твердой среды позволяет получить более короткий импульс при его повторном сжатии на выходе из пластины.

Для генерации излучения ученые использовали установку ALLS в Национальном научно-исследовательском институте Университета Квебека. Авторы ограничились энергией в три джоуля для импульса в 10 фемтосекунд. Его энергия при этом составила 300 тераватт (один тераватт — это 1012 Вт). Теперь ученые планируют повторить эксперимент с энергией 13 джоулей в течение пяти фемтосекунд. Такие параметры импульса позволять достичь мощности в три петаватта (петаватт — это 1015 Вт).

Если исследователям удастся сгенерировать такой пучок, они будут первыми в мире, кто смог достичь такого уровня мощности при использовании сверхкоротких импульсов.

Источник: https://indicator.ru/physics/moshnost-lazernykh-impulsov-porogovogo-znacheniya-03-07-2020.htm