Фемтосекундные лазерные импульсы сжали в 20 раз

20.05.2012

Рассказывает участник работы, ведущий научный сотрудник ФИАН, доктор физико-математических наук Леонид Леонидович Лосев: "Уширение спектра импульса происходит вследствие фазовой самомодуляции, вызванной нелинейной зависимостью показателя преломления нейтральной газовой среды от интенсивности излучения. На переднем фронте импульса мгновенное значение частоты сдвигается в красную сторону, на заднем - в синюю. Возникает частотный чирп, то есть изменение частоты со временем, которое в дальнейшем компенсируется во временном компрессоре, и длительность лазерного импульса сокращается. Нами же был предложен, запатентован и экспериментально реализован новый способ компрессии - мы построили компрессор, в котором компрессия осуществлялась в два этапа: вначале при уширении спектра в капилляре, а затем при уширении спектра в процессе генерации второй гармоники".

Первые работы по компрессии лазерных импульсов в капилляре появились примерно 15 лет назад. К настоящему времени насчитывается уже более сотни работ по этой тематике. При создании такого компрессора желательно заранее определить параметры капилляра (длина и внутренний диаметр капилляра, а также состав и давление газа), исходя из требуемых значений энергетической эффективности и степени компрессии импульса. Обычно это требует проведения достаточно большого объема расчетов - численно решаются уравнения, описывающие распространение импульса в нелинейной среде. В данной работе была разработана и экспериментально проверена методика аналитического расчета капиллярного компрессора.
В результате работы импульс длительностью 300 фс с длиной волны 1030нм и энергией 150 мкДж нм был сжат в импульс длительностью 15 фс, длиной волны 515 нм и энергии 18мкДж. Энергетическая эффективность преобразования составила 12%.

Комментирует главный научный сотрудник ФИАН, доктор физико-математических наук Петр Георгиевич Крюков: "Это одна из редких работ - на современном лазерном уровне, в ней сочетаются как высокий уровень технологии, так и самих исследований. Параллельно во всем мире проводятся подобные исследования в очень продвинутых лабораториях. Важно, что здесь использовался уникальнейший лазер, который не покупался где-нибудь, а изготавливался, здесь в России с учетом передовых высоких технологий, лазер, который обеспечивают необходимые стабильность накачки и прецезионность исследований".