Forskerteam skubber grænserne for højenergilaserpulser tilbage

Ved hjælp af Advanced Laser Light Source (ALLS) facilitet, forskergruppen for professor François Légaré fra Institut national de la recherche scientifique (INRS) har skubbet grænserne for højenergipulsudbredelse tilbage i et ikke-lineært medium gennem observation af højenergi flerdimensionale ensomme stater. Dette gennembrud tillader den direkte generation af ekstremt korte og intense, laserpulser, der er meget stabile i tid og rum. Resultaterne af dette arbejde blev offentliggjort i Natur fotonik .

Almindelige lasersystemer begrænser driften til en enkelt tværgående tilstand, hvilket sætter en øvre grænse for laserteknologi. Indtil nu, højere dimensioner er blevet betragtet som skadelige, da de er tilbøjelige til høj ustabilitet og sammenbrud. Dette gør den videnskabelige virkning af dette arbejde bemærkelsesværdig. De observerede selvbærende multidimensionelle bølgepakker drives af picosekund, nær-infrarød pumpe pulser i en gasfyldt hulkerne, hvilket vil være af væsentlig interesse for mange forskere over hele kloden.

Disse flerdimensionale ensomme stater har også en enorm teknologisk indvirkning.

INRS-forskere var i stand til at generere sammenhængende lysfelter med høj energi og spatiotemporally konstrueret. Denne opdagelse kan føre til gennembrud inden for laservidenskab til en lang række applikationer. Forskningen indebærer enorme teoretiske fremskridt, meget komplekse numeriske simuleringer og systematiske eksperimentelle undersøgelser. Det blev udført i ALLS -anlægget hos INRS, en forskningsfacilitet i verdensklasse, der fokuserer på at udvikle nye typer lasere med revolutionerende applikationer.

"Lys ved høje energiniveauer opfører sig anderledes end hvad vi troede, "siger Reza Safaei, Ph.d. studerende på INRS, "Vi var i stand til at designe systemet, der fungerer i en overdriven, kaotisk regime, hvor dramatisk ikke -lineær forbedring sker af sig selv. Interaktioner mellem multidimensionale tilstande får faktisk lyset i laserpulserne til at organisere sig selv mod meget stabile multidimensionelle tilstande. Dette er en kæmpe overraskelse, da disse ensomme stater kommer ud af et meget ustabilt kaos, som at høre en seddel, der kommer ud af en tromle! "

"Den umiddelbare teknologiske indvirkning af dette arbejde er generering af få cyklussimpulser fra picosekund Yb-driverlasere ved hjælp af en enkel, robust, og effektiv tilgang, der giver en ny laserteknologi til stærkfeltfysik, "sagde Guangyu Fan, Ph.d. studerende på INRS.

"Det er især nyttigt til skalering af ekstreme ultraviolette (XUV) og bløde røntgenkilder på bordplader op til højere fotonergier på grund af outputstrålens længere centrale bølgelængde, "sagde professor François Légaré." Når vi ser på fremtiden, lasere og forstærkere, der elegant kan arbejde i flerdimensionale tilstande, kan have betydeligt højere effekt end enheder baseret på en enkelt tilstand, med betydelig kontrollerbar ikke -lineær forbedring. Denne mulighed rækker ud over ultrahurtig laserteknologi til hele laservidenskab, da dimensionalitet og rumlige/spatiotemporale ikke-lineariteter repræsenterer nøglebegrænsninger for lasere af alle slags. "

Teamet mener, at denne idé kan skubbe frem laserteknologi, som stort set har været låst i en tilstand i mere end 20 år. Dette vil muliggøre udvikling af meget kompakte, højtydende lasersystemer med en lang række industrielle applikationer, herunder mikromaskinering og materialeforarbejdning. Ud over, denne innovative laserteknologi bruges nu til at udvikle en meget kompakt bordplade, ultrakorte røntgenkilder med potentielle anvendelser til sporing af ultrahurtige fænomener som kemiske reaktioner og magnetiseringsdynamik, samt til biomedicinsk billeddannelse med høj rumlig opløsning i vandvinduets spektrale område. INRS har også beskyttet den intellektuelle ejendomsret i forbindelse med denne potentielt revolutionerende lasermetode.