Наскоро Държавната ключова лаборатория по лазерна физика на силно поле към Шанхайския институт по оптика и прецизни машини (SIPM) на Китайската академия на науките (CAS) постигна нов напредък в генерирането на инфрачервени вихрови импулси с къси вълни в тераватов цикъл. Изследователският екип комбинира нова техника за модулиране на оптичното поле с оптично параметрично усилване на чирпирани импулси (OPCPA), за да реализира високоенергиен вихров лазерен изход. Въз основа на техниката за посткомпресия на каскаден тънкослоен нелинеен импулс, изходът на късовълнови инфрачервени вихрови импулси в скалата на тераватния период беше реализиран за първи път. Резултатите са публикувани в Ultrafast Science под заглавието "Terawatt-Class Few-Cycle Short-wave Infrared Vortex Laser".
Вихровата светлина е пространствено структуриран лъч със спирален вълнов фронт, който е широко използван в квантовата информация, микроскопията със супер разделителна способност и оптичните пинсети поради своето тороидално пространствено разпределение на интензитета и неговата характеристика да носи орбитален ъглов момент. В допълнение, свързването на орбиталния ъглов момент в ултра-интензивни ултракъси лазери може да осигури мощна техническа поддръжка и чисто нови експериментални средства за физика на вихрово силно поле и нелинейни вихрови явления. Вихровите лазери с периодичен мащаб с висок интензитет имат широк спектър от приложения за задвижване на вихрови лъчи от частици и вторично лъчение (напр. изолирани атосекундни оптични вихри, терагерцови вихри). Въпреки това, генерирането на ултракъси вихрови импулси с висок интензитет все още е в проучвателен етап поради трудността при поддържане на структурата на вихровата фаза за лазерно усилване и компресия.
Фиг. 1 Диаграма на експерименталната постановка
Фигура 2 (a, c, e) Карти на вихрови петна от първи, втори и трети ред на усиления изход на OPCPA; (b, d, f) Фокални ивици на колонна леща на вихровия лъч.
В това проучване изследователите реализираха високоенергиен вихров лазерен изход от 1,45 μm чрез комбиниране на пространствена фазова модулация с OPCPA техника и провериха стабилността на предаване на изходния вихров лазер в пространството. Въз основа на техниката за каскадно тънкослойно компресиране след импулс, за първи път се реализира късовълнов инфрачервен вихров импулс в тераватова скала с периодична скала от 13,7 mJ/10,59 fs, без да се разрушава фазовата структура на вихъра. Тази схема може да осигури техническа поддръжка за нелинейни вихрови явления и да осигури основа за изследване на свръхбързата физика на орбиталния ъглов момент.
Фиг. 3 Измерване във времева област на компресирания вихров импулс
