Шангајски институт за оптичку механику прави нови напредак у генерисању терават вртложних импулса

Недавно је Државна кључна лабораторија за физику ласера ​​јаког поља на Шангајском институту за оптику и прецизне машине (СИПМ) Кинеске академије наука (ЦАС) постигла нови напредак у генерисању краткоталасних инфрацрвених вртложних импулса на тераватној скали. Истраживачки тим је комбиновао нову технику модулације оптичког поља са оптичким параметарским чирпираним импулсним појачавањем (ОПЦПА) да би се реализовао високоенергетски вртложни ласерски излаз. На основу технике каскадне нелинеарне пост-пулсне компресије на танком филму, први пут је реализован излаз краткоталасних инфрацрвених вртложних импулса на скали тераватног периода. Сродни резултати су објављени као "Тераватт-Цласс неколико циклуса краткоталасног инфрацрвеног вртлог ласера" у Ултрафаст Сциенце.
Вртложна светлост је просторно структуиран сноп са спиралним таласним фронтом, који се широко користи у квантним информацијама, микроскопији супер-резолуције и оптичким пинцетама због своје тороидалне расподеле просторног интензитета и његове карактеристике преношења орбиталног угаоног момента. Поред тога, спајање орбиталног угаоног момента у ултра-интензивне ултракратке ласере може пружити моћну техничку подршку и потпуно нова експериментална средства за физику јаког поља вртлога и нелинеарне вртложне феномене. Вртложни ласери скале периода високог интензитета имају широк спектар примена у покретању снопа вртложних честица и секундарног зрачења (нпр. изоловани атосекундни оптички вртлози, терахерцни вртлози). Међутим, генерисање ултракратких вртложних импулса високог интензитета је још увек у фази истраживања због потешкоћа у одржавању структуре вртложне фазе за ласерско појачање и компресију.

Слика 1 Експериментална поставка

Слика 2 (а, ц, е) Мапе вортекс спотова првог, другог и трећег реда појачаног излаза ОПЦПА; (б, д, ф) Фокалне траке сочива стуба вртложног снопа.
У овој студији, истраживачи су реализовали високоенергетски вортекс ласерски излаз од 1,45 μм комбиновањем просторне фазне модулације са ОПЦПА техником и верификовали стабилност преноса излазног вртложног ласера ​​у свемиру. Засновано на каскадној техници пост-пулсне компресије на тераватној скали, краткоталасни инфрацрвени вртложни импулсни излаз краткоталасног инфрацрвеног вртлога од 13,7 мЈ/10,59 фс је по први пут реализован без уништавања структуре вртложне фазе. Овај програм може да пружи техничку подршку за нелинеарне вртложне феномене и да пружи основу за проучавање физике ултрабрзе орбиталне угаоне момента.

Слика 3 Мерење у временском домену компримованог вртложног импулса