Institut Mekanik Optik Shanghai Mencapai Kemajuan Baharu dalam Penjanaan Nadi Vortex Terawatt

Baru-baru ini, Makmal Utama Negeri bagi Fizik Laser Medan Kuat di Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) Akademi Sains China (CAS) telah mencapai kemajuan baharu dalam penjanaan nadi vorteks inframerah gelombang pendek skala terawatt. Pasukan penyelidik menggabungkan teknik modulasi medan optik baru dengan penguatan nadi berkicau parametrik optik (OPCPA) untuk merealisasikan output laser vorteks tenaga tinggi. Berdasarkan teknik mampatan pasca nadi tak linear filem nipis berlatarkan, output denyutan vorteks inframerah gelombang pendek pada skala tempoh terawatt telah direalisasikan buat kali pertama. Keputusan yang berkaitan telah diterbitkan sebagai "Laser Vortex Inframerah Gelombang Pendek Kelas Terawatt-Class Few-Cycle" dalam Sains Ultrafast.
Cahaya vorteks ialah pancaran berstruktur spatial dengan muka gelombang heliks, yang telah digunakan secara meluas dalam maklumat kuantum, mikroskop resolusi super, dan pinset optik kerana taburan keamatan ruang toroid dan ciri membawa momentum sudut orbital. Di samping itu, menggandingkan momentum sudut orbital ke dalam laser ultrapendek ultra-intens boleh memberikan sokongan teknikal yang berkuasa dan kaedah percubaan serba baharu untuk fizik medan kuat vorteks dan fenomena pusaran tak linear. Laser vorteks skala tempoh intensiti tinggi mempunyai pelbagai aplikasi dalam memacu rasuk zarah vorteks dan sinaran sekunder (cth, vorteks optik attosaat terpencil, vorteks terahertz). Walau bagaimanapun, penjanaan denyutan vorteks ultrapendek berintensiti tinggi masih dalam peringkat penerokaan kerana kesukaran untuk mengekalkan struktur fasa pusaran untuk penguatan dan pemampatan laser.

Rajah 1 Persediaan eksperimen

Rajah 2 (a, c, e) Peta titik pusaran tertib pertama, kedua dan ketiga bagi output diperkuatkan OPCPA; (b, d, f) Jalur fokus kanta lajur bagi rasuk vorteks.
Dalam kajian ini, penyelidik menyedari keluaran laser vorteks bertenaga tinggi sebanyak 1.45 μm dengan menggabungkan modulasi fasa spatial dengan teknik OPCPA dan mengesahkan kestabilan penghantaran laser vorteks keluaran di angkasa. Berdasarkan teknik mampatan pasca nadi filem nipis berlatarkan, keluaran nadi vorteks inframerah gelombang pendek berskala terawatt berskala terawatt sebanyak 13.7 mJ/10.59 fs direalisasikan buat kali pertama tanpa memusnahkan struktur fasa vorteks. Program ini boleh menyediakan sokongan teknikal untuk fenomena pusaran tak linear, dan menyediakan asas untuk kajian fizik momentum sudut orbital ultrafast.

Rajah 3 Pengukuran domain masa bagi nadi vorteks termampat