A Sanghaji Optikai Mechanikai Intézet új előrelépést tett a terawattos örvényimpulzus-generálás terén

A közelmúltban a Kínai Tudományos Akadémia (CAS) Sanghaji Optikai és Precíziós Gépészeti Intézetének (SIPM) Erősmezős Lézerfizikai Állami Kulcslaboratóriuma új előrehaladást ért el a terawattperiódusú léptékű rövidhullámú infravörös örvényimpulzus-generálás terén. A kutatócsoport egy új optikai térmodulációs technikát kombinált az optikai parametrikus csipogó impulzuserősítéssel (OPCPA) a nagyenergiájú örvénylézer-kimenet megvalósítása érdekében. A kaszkádos vékonyfilm nemlineáris utóimpulzus-kompressziós technikán alapuló rövidhullámú infravörös örvényimpulzusok terawattperiódusos skálán való kibocsátása először valósult meg. A kapcsolódó eredményeket "Terawatt-Class Few-Cycle Short-Cycle Infrared Vortex Laser" néven tették közzé az Ultrafast Science folyóiratban.
Az örvényfény egy térben strukturált spirális hullámfronttal rendelkező nyaláb, amelyet széles körben alkalmaztak kvantuminformációkban, szuperfelbontású mikroszkópiában és optikai csipeszekben toroidális térbeli intenzitáseloszlása ​​és orbitális szögimpulzus-hordozása miatt. Ezen túlmenően, az orbitális szögimpulzus ultraintenzív ultrarövid lézerekhez való csatolása hatékony technikai támogatást és vadonatúj kísérleti eszközöket biztosíthat az örvényerős térfizika és a nemlineáris örvényjelenségek számára. A nagy intenzitású periódusskálájú Vortex lézerek széles körben alkalmazhatók az örvényszemcsenyalábok és a másodlagos sugárzás meghajtásában (pl. izolált attoszekundumos optikai örvények, terahertz örvények). A nagy intenzitású ultrarövid örvényimpulzusok generálása azonban még mindig a kísérleti szakaszban van, mivel nehéz fenntartani az örvényfázis szerkezetét a lézeres erősítéshez és tömörítéshez.

1. ábra Kísérleti beállítás

2. ábra (a, c, e) az OPCPA felerősített kimenetének első, második és harmadrendű örvényponttérképei; (b, d, f) Az örvénynyaláb oszloplencse fókuszcsíkjai.
Ebben a tanulmányban a kutatók egy 1,45 μm-es nagyenergiájú örvénylézer kimenetet valósítottak meg a térbeli fázismoduláció és az OPCPA technikával kombinálva, és ellenőrizték a kimeneti örvénylézer átviteli stabilitását az űrben. A kaszkádos vékonyfilmes utóimpulzus-kompressziós technika alapján első ízben valósul meg terawatt léptékű periódusléptékű, 13,7 mJ/10,59 fs rövidhullámú infravörös örvényimpulzus kimenet anélkül, hogy az örvényfázis szerkezet tönkremenne. Ez a program technikai támogatást nyújthat a nemlineáris örvényjelenségekhez, és alapot nyújthat az ultragyors orbitális impulzusimpulzus-fizika tanulmányozásához.

3. ábra A tömörített örvényimpulzus időtartományos mérése