Şangay Optik Mekanik Enstitüsü, Terawatt Vortex Darbe Üretiminde Yeni İlerleme Kaydediyor

Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi'nin (CAS) Şangay Optik ve Hassas Makine Enstitüsü'nün (SIPM) Güçlü Alan Lazer Fiziği Devlet Anahtar Laboratuvarı, terawatt dönem ölçeğinde kısa dalga kızılötesi girdap darbesi üretiminde yeni ilerleme kaydetti. Araştırma ekibi, yüksek enerjili girdaplı lazer çıktısını gerçekleştirmek için yeni bir optik alan modülasyon tekniğini optik parametrik cıvıl cıvıl darbe amplifikasyonu (OPCPA) ile birleştirdi. Basamaklı ince film doğrusal olmayan darbe sonrası sıkıştırma tekniğine dayanarak, kısa dalga kızılötesi girdap darbelerinin terawatt periyot ölçeğinde çıkışı ilk kez gerçekleştirildi. İlgili sonuçlar Ultrafast Science dergisinde "Terawatt Sınıfı Birkaç Döngülü Kısa Dalga Kızılötesi Vorteks Lazer" adıyla yayınlandı.
Vorteks ışığı, toroidal uzaysal yoğunluk dağılımı ve yörüngesel açısal momentum taşıma özelliği nedeniyle kuantum bilgisinde, süper çözünürlüklü mikroskopide ve optik cımbızlarda yaygın olarak kullanılan, sarmal dalga cephesine sahip, uzaysal olarak yapılandırılmış bir ışındır. Ek olarak, yörüngesel açısal momentumun ultra yoğun ultra kısa lazerlerle birleştirilmesi, girdap güçlü alan fiziği ve doğrusal olmayan girdap fenomeni için güçlü teknik destek ve yepyeni deneysel araçlar sağlayabilir. Yüksek yoğunluklu periyot ölçekli vorteks lazerleri, vorteks parçacık ışınlarını ve ikincil radyasyonu (örn. izole attosaniye optik girdaplar, terahertz girdaplar) yönlendirmede geniş bir uygulama alanına sahiptir. Bununla birlikte, yüksek yoğunluklu ultra kısa girdap darbelerinin üretimi, lazer amplifikasyonu ve sıkıştırma için girdap fazı yapısının korunmasındaki zorluk nedeniyle hala keşif aşamasındadır.

Şekil 1 Deneysel kurulum

Şekil 2 (a, c, e) OPCPA'nın güçlendirilmiş çıktısının birinci, ikinci ve üçüncü dereceden girdap nokta haritaları; (b, d, f) Girdap ışınının sütun merceği odak şeritleri.
Bu çalışmada araştırmacılar, uzaysal faz modülasyonunu OPCPA tekniği ile birleştirerek 1,45 μm'lik yüksek enerjili bir vorteks lazer çıkışı gerçekleştirdi ve çıkış vorteks lazerinin uzaydaki iletim stabilitesini doğruladı. Kademeli ince film darbe sonrası sıkıştırma tekniğine dayanarak, 13,7 mJ/10,59 fs'lik terawatt ölçeğinde dönem ölçeğinde kısa dalga kızılötesi girdap darbe çıkışı ilk kez girdap fazı yapısını bozmadan gerçekleştirildi. Bu program, doğrusal olmayan girdap fenomeni için teknik destek sağlayabilir ve ultra hızlı yörüngesel açısal momentum fiziği çalışmaları için bir temel sağlayabilir.

Şekil 3 Sıkıştırılmış girdap darbesinin zaman alanı ölçümü