Шанхайский институт оптической механики добился нового прогресса в генерации тераваттных вихревых импульсов

Недавно Государственная ключевая лаборатория лазерной физики сильного поля Шанхайского института оптики и точного машиностроения (SIPM) Китайской академии наук (CAS) добилась нового прогресса в генерации коротковолновых инфракрасных вихревых импульсов тераваттного периода. Исследовательская группа объединила новую технику модуляции оптического поля с усилением оптического параметрического чирпированного импульса (OPCPA) для реализации выходного сигнала высокоэнергетического вихревого лазера. На основе технологии каскадного тонкопленочного нелинейного постимпульсного сжатия впервые реализована выдача коротковолновых инфракрасных вихревых импульсов с тераваттным периодом. Соответствующие результаты были опубликованы как «Несколько циклов коротковолнового инфракрасного вихревого лазера тераваттного класса» в журнале Ultrafast Science.
Вихревой свет представляет собой пространственно структурированный луч со спиральным волновым фронтом, который широко используется в квантовой информации, микроскопии сверхвысокого разрешения и оптических пинцетах из-за его тороидального пространственного распределения интенсивности и его характеристики переноса орбитального углового момента. Кроме того, объединение орбитального углового момента в сверхмощные ультракороткие лазеры может обеспечить мощную техническую поддержку и совершенно новые экспериментальные средства для вихревой физики сильного поля и нелинейных вихревых явлений. Вихревые лазеры с периодом высокой интенсивности имеют широкий спектр применений для возбуждения вихревых пучков частиц и вторичного излучения (например, изолированных аттосекундных оптических вихрей, терагерцовых вихрей). Однако генерация высокоинтенсивных ультракоротких вихревых импульсов все еще находится на стадии исследования из-за сложности сохранения вихревой фазовой структуры для лазерного усиления и сжатия.

Рис. 1 Экспериментальная установка

Рис. 2 (а, в, д) Карты вихревых пятен первого, второго и третьего порядка усиленного выходного сигнала OPCPA; (б, г, е) Колонно-линзовые фокальные полосы вихревого пучка.
В этом исследовании исследователи реализовали выходную мощность высокоэнергетического вихревого лазера 1,45 мкм, объединив пространственную фазовую модуляцию с методом OPCPA, и проверили стабильность передачи выходного вихревого лазера в космосе. На основе технологии каскадного тонкопленочного постимпульсного сжатия впервые реализован коротковолновый вихревой инфракрасный импульс периодического масштаба в тераваттном масштабе мощностью 13,7 мДж/10,59 фс без разрушения вихревой фазовой структуры. Эта программа может обеспечить техническую поддержку нелинейных вихревых явлений и обеспечить основу для изучения физики сверхбыстрых орбитальных угловых моментов.

Рис. 3. Измерение сжатого вихревого импульса во временной области.