Ученым ФИАН удалось сжать фемтосекундные лазерные импульсы в 20 раз

Ученые ФИАН провели несколько экспериментов по сжатию лазерных импульсов. В своей работе они использовали 300-фемтосекундный импульс излучения иттербиевого лазера с длиной волны 1030 нм и энергией 150 мкДж, который в результате экспериментов был преобразован в импульс длительностью 15 фс с длиной волны 515 нм.

По словам исследователей, фемтосекундные лазеры находят широкое применение в самых различных областях науки благодаря своим уникальным свойствам. В частности, такие лазеры с активными элементами, легированными ионами иттербия, получили свое широкое распространение благодаря сочетанию высокой средней мощности и эффективности при диодной накачке. Специалисты считают, что это самые эффективные лазерные системы на сегодняшний день, но признают, что каждая лазерная система имеет свои недостатки. Так, в иттербиевых лазерах невозможно получить импульс короче порядка 300 фс с энергией выше 1-10 мкДж.

В проведенной работе для сжатия импульса ученые использовали эффекты нелинейной оптики. Сфокусированное излучение фемтосекундного иттербиевого лазера запускалось в цилиндрический световод, который был заполнен ксеноном под давлением в несколько атмосфер. При распространении внутри капилляра пучок сохранял высокую интенсивность благодаря отражению света при скользящем падении на внутренние стенки капилляра, а сжатие осуществлялось на основе нелинейного эффекта уширения спектра импульса.

По словам ученых, примерно 15 лет назад появились первые работы по компрессии лазерных импульсов в капилляре, а в настоящее время насчитывается свыше сотни работ по данной теме. В ФИАН отмечают, что при создании компрессора, исходя из требуемых значений энергетической эффективности и степени компрессии импульса, очень желательно заранее определить параметры капилляра – его длину, диаметр, состав и давление газа. Как правило, это требует проведения довольно большого количества расчетов. В данной работе ученых была разработана и экспериментально проверена методика аналитического расчета капиллярного компрессора.

В результате - импульс длительностью 300 фс с длиной волны 1030 нм и энергией 150 мкДж удалось сжать в импульс длительностью 15 фс, длиной волны 515 нм и энергии 18мкДж. Энергетическая эффективность преобразования составила 12 процентов.

По словам главного научного сотрудника ФИАН, доктора физико-математических наук Петра Георгиевича Крюкова, это редкая работа на современном лазерном уровне, в ней сочетаются высокий уровень технологии и исследований. Сейчас во всем мире параллельно проводятся такие исследования в очень продвинутых лабораториях, и важно отметить, что в работе ученых ФИАН применялся лазер, который не был куплен где-нибудь, а был произведен в России с учетом передовых высоких технологий.

Автокорреляционная функция компрессированного импульса

Источник: АНИ «ФИАН-информ»