Революционный инструмент обеспечивает точные измерения фемтосекундных лазеров

Photonics & Imaging Technology INSIDER

Лабораторная установка нового инструмента для измерения фемтосекундных лазеров. (Изображение: Лундский университет)

Ультrakороткие лазерные импульсы — короче миллионной доли миллионной доли секунды — трансформировали фундаментальную науку, инженерию и медицину. Несмотря на это, их ультракороткая длительность сделала их неуловимыми и трудными для измерения. Около десяти лет назад исследователи из Лундского университета и Португальского университета представили инструмент для измерения длительности импульсов ультрабыстрых лазеров. Та же команда теперь достигла прорыва, позволяющего измерять отдельные лазерные импульсы по более широкому диапазону параметров в более компактной установке.

«Текущие стандартные измерения для фемтосекундных лазеров, обычно используемые в промышленности и медицине, дают лишь оценку длительности импульса. Наш подход даёт более полное измерение и может способствовать раскрытию полного потенциала ультрабыстрой лазерной технологии», — сказал Даниэль Диас Ривас, докторант атомной физики в Лундском университете.

Концепция фемтосекундных импульсов трудна для понимания большинству из нас. Тем не менее, они используются для широкого круга повседневных применений, от глазной хирургии до микромеханической обработки в промышленности. Экстремально короткие лазерные импульсы могут даже исследовать быжайшие процессы в природе, такие как перенос энергии в фотосинтезе и электронная динамика.

Даже по мере того как они становились всё более широко используемыми, точное измерение формы и длительности импульсов остаётся сложной задачей. Электронные приборы слишком медленные, поэтому исследователи обратились к оптическим методам.

Текущие методы ограничены

Однако такие оптические техники обычно требуют множественных измерений в сканирующей последовательности. Это делает их непригодными для захвата отдельных импульсов в реальном времени.

Одноимпульсные версии появились для характеристики очень коротких импульсов, обычно используемых в фундаментальной науке — но борются с более длинными импульсами, более распространёнными в промышленных и медицинских приложениях. Ограничения связаны со сложностью достаточного растяжения импульсов в компактной оптической установке.

Исследователи Лундского университета теперь разработали компактный и элегантный способ растяжения ультрабыстрых лазерных импульсов, используя простой оптический принцип. Проводя пульсирующий лазерный луч через дифракционную решётку — компонент, пространственно разделяющий свет на его цвета — и образуя изображение решётки комбинацией линз, они могут точно контролировать длительность импульса через профиль лазерного луча.

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

Это обеспечивает полную характеристику в одном выстреле, без необходимости предварительно компенсирующих оптических элементов. Результатом этой работы является универсальная техника, работающая для длительностей импульсов от нескольких фемтосекунд до сотен, таким образом охватывающая научные, промышленные и медицинские применения. Она открывает дверь к реально-временному мониторингу отдельных импульсов, что ранее было недостижимо для многих лазерных платформ.

Глядя вперёд

Помимо характеристики импульсов, этот оптический принцип может быть применён для формирования пространственно-временных свойств световых импульсов и изучения разных способов изучения свет-вещество взаимодействий.

«По мере того как ультрабыстрые лазеры продолжают драйвить инновации в науке и технологиях, инструменты вроде этого будут ключевыми для проталкивания границ точности и понимания», — заключает Корд Арнольд, старший лектор атомной физики в Лундском университете.

Эта статья написана Лундским университетом. Для дополнительной информации свяжитесь с Даниэлем Диас Ривас, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..

Источник