Близько 10 років тому дослідники з Університетів Лунда та Університету Порту представили інструмент для вимірювання тривалості імпульсу надшвидких лазерів. Ця ж команда тепер досягла прориву, який дозволяє вимірювати окремі лазерні імпульси в більш широкому діапазоні параметрів у більш компактній установці.
«Поточні стандартні вимірювання для фемтосекундних лазерів, які зазвичай використовуються в промисловості та медицині, дають лише оцінку тривалості імпульсу. Наш підхід дає більш повне вимірювання та може сприяти розкриттю всього потенціалу надшвидкої лазерної технології», — каже Даніель Діас Рівас, докторант кафедри атомної фізики Лундського університету.
Концепція фемтосекундних імпульсів є важкою для більшості з нас. Проте вони використовуються для широкого спектру повсякденних застосувань, від хірургії очей до мікро-механічної обробки в промисловості. Надзвичайно короткі лазерні імпульси можуть навіть досліджувати найшвидші процеси в природі, такі як передача енергії під час фотосинтезу та динаміка електронів.
Незважаючи на те, що вони все ширше використовуються, точне вимірювання форми та тривалості імпульсів залишається складним завданням. Електронні прилади занадто повільні, тому дослідники звернулися до оптичних методів.
Сучасні методи обмежені
Однак ці типи оптичних методів зазвичай вимагають кількох вимірювань у послідовності сканування. Це робить їх непридатними для захоплення окремих імпульсів у реальному часі.
Одноразові-версії з’явилися для характеристики дуже коротких імпульсів, які зазвичай використовуються у фундаментальній науці-, але мають проблеми з довшими імпульсами, які частіше використовуються в промисловості та медицині. Обмеження пов’язані зі складністю достатнього розтягування імпульсів у компактній оптичній установці.
Виходить елегантне рішення
Дослідники з Лундського університету розробили компактний і елегантний спосіб розтягування надшвидких лазерних імпульсів за допомогою простого оптичного принципу. Дослідження опубліковано в журналіОптика.
Надсилаючи імпульсний лазерний промінь через дифракційну решітку-компонент, який просторово розділяє світло на його кольори-і створюючи зображення решітки за допомогою комбінації лінз, вони можуть точно контролювати тривалість імпульсу в лазерному промені.
Цей підхід дозволяє подовжити фемтосекундні імпульси більш ніж у десять разів у компактній оптичній установці.
Це забезпечує повну характеристику за один знімок без потреби в оптичних елементах попередньої-компенсації. Результатом цієї роботи є універсальна техніка, яка може працювати з тривалістю імпульсу від кількох фемтосекунд до сотень, таким чином охоплюючи наукові, промислові та медичні застосування. Це відкриває двері для-моніторингу окремих імпульсів у реальному часі, що раніше було недоступним для багатьох лазерних платформ.
Дивлячись вперед
Окрім визначення характеристик імпульсу, цей оптичний принцип можна застосувати для формування просторово-часових властивостей світлових імпульсів і дослідження різних способів вивчення взаємодії світло-матерії.
«Оскільки надшвидкісні лазери продовжують стимулювати інновації в науці та техніці, подібні інструменти стануть ключовими для розширення меж точності та розуміння», — підсумовує Корд Арнольд, старший викладач атомної фізики Лундського університету.
