Нещодавно Державна ключова лабораторія фізики лазерів сильного поля Шанхайського інституту оптики та точного машинобудування (SIPM) Китайської академії наук (CAS) досягла нового прогресу в генерації короткохвильових інфрачервоних вихрових імпульсів у тераватному циклі. Дослідницька група об’єднала нову техніку модуляції оптичного поля з оптичним параметричним підсиленням чирпованих імпульсів (OPCPA), щоб реалізувати вихід високоенергетичного вихрового лазера. На основі технології каскадної тонкоплівкової нелінійної імпульсної посткомпресії вперше було реалізовано вихід короткохвильових інфрачервоних вихрових імпульсів на тераватному періоді. Результати були опубліковані в Ultrafast Science під назвою «Кількохвильовий короткохвильовий інфрачервоний вихровий лазер тераватного класу».
Вихрове світло — це просторово структурований промінь зі спіральним хвильовим фронтом, який широко використовується в квантовій інформації, мікроскопії з високою роздільною здатністю та оптичним пінцетом завдяки його тороїдальному просторовому розподілу інтенсивності та його характеристиці переносу орбітального кутового моменту. Крім того, поєднання орбітального кутового моменту в надінтенсивних ультракоротких лазерах може забезпечити потужну технічну підтримку та абсолютно нові експериментальні засоби для фізики сильного поля вихру та нелінійних вихрових явищ. Вихрові лазери високоінтенсивного масштабу періоду мають широкий спектр застосувань для керування вихровими пучками частинок і вторинним випромінюванням (наприклад, ізольовані аттосекундні оптичні вихори, терагерцові вихори). Однак генерація ультракоротких вихрових імпульсів високої інтенсивності все ще знаходиться на дослідницькій стадії через труднощі у підтримці вихрової фазової структури для лазерного підсилення та стиснення.
Рис. 1 Схема експериментальної установки
Рис. 2 (a, c, e) Карти вихрових плям першого, другого та третього порядку підсиленого вихідного сигналу OPCPA; (б, г, е) фокальні смуги стовпчастої лінзи вихрового променя.
У цьому дослідженні дослідники реалізували вихід високоенергетичного вихрового лазера 1,45 мкм шляхом поєднання просторової фазової модуляції з технікою OPCPA та перевірили стабільність передачі вихідного вихрового лазера в просторі. На основі методу каскадного тонкоплівкового пост-імпульсного стиснення вперше реалізовано короткохвильовий інфрачервоний вихровий імпульс із періодом тераватного масштабу 13,7 мДж/10,59 фс без руйнування фазової структури вихру. Ця схема може забезпечити технічну підтримку нелінійних вихрових явищ і стати основою для вивчення фізики надшвидкого орбітального кутового моменту.
Рис. 3 Вимірювання у часовій області стисненого вихрового імпульсу
