Революционный инструмент, обеспечивающий точные фемтосекундные лазерные измерения

Фотоника и технологии обработки изображений INSIDER

Лабораторная установка для нового инструмента, способного измерять фемтосекундные лазеры. (Изображение:Лундский университет)

Ультракороткие лазерные импульсы, длительностью менее одной миллионной доли секунды, изменили фундаментальную науку, технику и медицину. Несмотря на это, их сверхкороткая продолжительность сделала их неуловимыми и трудными для измерения. Около десяти лет назад исследователи из Университета Лунда и Университета Порту представили инструмент для измерения длительности импульса сверхбыстрых лазеров. Та же команда теперь добилась прорыва, который позволяет измерять отдельные лазерные импульсы в более широком диапазоне параметров в более компактной установке.

"Текущие стандартные измерения фемтосекундных лазеров, обычно используемых в промышленности и медицине, дают лишь оценку длительности импульса. Наш подход дает более полные измерения и может способствовать раскрытию всего потенциала сверхбыстрых лазерных технологий", - сказал Даниэль Диас Ривас, докторант атомной физики Лундского университета.

Большинству из нас трудно понять концепцию фемтосекундных импульсов. Тем не менее, они используются для широкого спектра повседневных задач:от глазной хирургии до микрообработки в промышленности. Чрезвычайно короткие лазерные импульсы могут исследовать даже самые быстрые процессы в природе, такие как перенос энергии при фотосинтезе и динамике электронов.

Несмотря на то, что они используются все шире и шире, точное измерение формы и продолжительности импульсов остается сложной задачей. Электронные приборы работают слишком медленно, поэтому исследователи обратились к оптическим методам.

Текущие методы ограничены

Однако эти типы оптических методов обычно требуют нескольких измерений в последовательности сканирования. Это делает их непригодными для регистрации отдельных импульсов в реальном времени.

Появились однократные версии для характеристики очень коротких импульсов, обычно используемых в фундаментальной науке, но им трудно справиться с более длинными импульсами, которые чаще используются в промышленности и медицине. Ограничения связаны со сложностью достаточного растяжения импульсов в компактной оптической установке.

Исследователи из Лундского университета разработали компактный и элегантный способ растяжения сверхбыстрых лазерных импульсов, используя простой оптический принцип. Пропуская импульсный лазерный луч через дифракционную решетку — компонент, который пространственно разделяет свет на его цвета — и отображая решетку с помощью комбинации линз, они могут точно контролировать длительность импульса лазерного луча.

Такой подход позволяет удлинить фемтосекундные импульсы более чем в десять раз в компактной оптической установке.

Это позволяет получить полную характеристику за один снимок без необходимости использования оптических элементов предварительной компенсации. Результатом этой работы является универсальная методика, которая может работать при длительности импульсов от нескольких фемтосекунд до сотен, что позволяет применять ее в научных, промышленных и медицинских целях. Это открывает возможности для мониторинга отдельных импульсов в реальном времени, что ранее было недоступно для многих лазерных платформ.

Заглядывая в будущее

Помимо определения характеристик импульса, этот оптический принцип можно применить для формирования пространственно-временных свойств световых импульсов и изучения различных способов изучения взаимодействия света и материи.

«Поскольку сверхбыстрые лазеры продолжают стимулировать инновации в науке и технологиях, подобные инструменты будут иметь ключевое значение для расширения границ точности и понимания», — заключает Корд Арнольд, старший преподаватель атомной физики Лундского университета.

Эта статья была написана Лундским университетом. Для получения дополнительной информации свяжитесь с Даниэлем Диасом Ривасом, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript.

Источник