Исследователи объединили волоконно-лазерную систему с последними достижениями в области многопроходных ячеек, чтобы создать лазер с уникальной комбинацией импульсов с несколькими периодами при высокой средней мощности, энергии импульса и частотой повторения, а также со стабильной фазой огибающей несущей (CEP). Эти характеристики делают новый лазер идеальным для управления аттосекундными источниками нового поколения, например, в инфраструктуре Extreme Light Infrastructure (ELI) в Европе.
ELI, крупнейшая и самая передовая в мире инфраструктура мощных лазеров, будет использоваться для исследования взаимодействий света и материи при самых высоких интенсивностях и в кратчайшие сроки. Линии луча источника аттосекундных световых импульсов ELI обеспечат беспрецедентные характеристики при генерации изолированных аттосекундных импульсов и, следовательно, предъявляют очень высокие требования к лазерной системе.
Штеффен Хэдрих из Active Fiber Systems GmbH из Германии представит новый лазер на виртуальной веб-конференции Optica (ранее OSA) Laser Congress 3–7 октября 2021 года. Выступление Хедриха запланировано на понедельник, 4 октября, в 11:30 по восточному поясному времени (UTC 04: 00).
«Разработка такой уникальной лазерной системы открывает новые перспективы для вторичных источников, например, для генерации изолированных аттосекундных импульсов с беспрецедентными параметрами», - сказал Хадрих. Это, в свою очередь, обещает продвинуть понимание электронных процессов в фундаментальных масштабах длины и времени и внести вклад в новые открытия в биологии, химии, физике и медицине ».
Чтобы создать лазерную систему, которая может удовлетворить потребности ELI и других научных приложений, исследователи разработали систему усиления импульсов с чирпированным волокном, которая когерентно объединяет восемь каналов усилителя. Эта система излучает импульсы длительностью 300 фс, которые затем сжимаются до режима нескольких циклов с использованием двух многопроходных ячеек. В первой многопроходной ячейке используются стандартные диэлектрические зеркала для получения импульсов 1,7 мДж с длительностью менее 35 фс. Во второй ячейке используются зеркала на металлической основе для достижения длительности импульса всего 5,8 фс при энергии импульса 1,1 мДж, средней мощности 110 Вт и частоте повторения 100 кГц.
Стабильная работа CEP необходима для полного использования высокой средней мощности и высокой частоты повторения лазера. Исследователи достигли этого, измерив CEP каждого импульса с помощью одного фазометра стерео-ATI, который может характеризовать шум по всему частотному спектру. Измерения CEP были отправлены на ПИД-регулятор, создавая петлю обратной связи, которая обеспечила ~ 400 мрад шума CEP.
«Мы продемонстрировали самые короткие импульсы и самую высокую сжатую среднюю мощность, которые были достигнуты для MPC с несколькими циклами с мощностью 110 Вт при частоте следования импульсов 100 кГц», - сказал Хэдрих. «С дальнейшими улучшениями мы надеемся вскоре достичь уровня шума CEP менее 300 мрад».
Хэдрих добавляет: «Представленная лазерная система соответствует требованиям для лазера HR1 компании ELI-ALPS. Мы находимся в процессе масштабирования этого подхода в сторону параметров HR2, то есть реализации этой концепции для демонстрации CEP мощностью 500 Вт, 5 мДж, 6 фс. -стабильная лазерная система ».
