Сжатии световых импульсов для исследования новой физики
Вместо увеличения энергии лазера ученые уменьшают длительность импульса до нескольких фемтосекунд. Это позволяет сохранить систему в разумных размерах и снизить эксплуатационные расходы.
В статье, сделанной на обложке журнала Applied Physics Letters, международная команда исследователей продемонстрировала инновационную технику для увеличения интенсивности лазеров.
Этот подход, основанный на сжатии световых импульсов, позволил бы достичь пороговой интенсивности для нового типа физики, который никогда ранее не исследовался: явления квантовой электродинамики.
Исследователи Жан-Клод Киффер из Национального института научных исследований (INRS), Е.А. Хазанов из Института прикладной физики Российской академии наук и Франции Жерар Муру, заслуженный профессор Политехнической школы, удостоенный Нобелевской премии по физике в 2018 году выбрали новое направление для достижения мощности около 1023 ватт (Вт).
Вместо увеличения энергии лазера они уменьшают длительность импульса до нескольких фемтосекунд. Это позволяет сохранить систему в разумных размерах и снизить эксплуатационные расходы.
Чтобы генерировать максимально короткий импульс, ученые используют эффекты нелинейной оптики.
«Лазерный луч пропускается через чрезвычайно тонкую и совершенно однородную стеклянную пластину. Особое поведение волны внутри этой твердой среды расширяет спектр и учитывает более короткий импульс, когда он повторно сжимается на выходе из пластины», — объясняет Жан- Клод Киффер, соавтор исследования.
Пока ученые ограничились энергией 3 джоуля для импульса 10 фемтосекунд или 300 тераватт (1012 Вт). Они планируют повторить эксперимент с энергией 13 Дж в течение 5 фемтосекунд или с интенсивностью 3 петаватта (1015 Вт). «Мы были бы одними из первых в мире, кто достиг такого уровня мощности с помощью лазера с такими короткими импульсами», — говорят исследователи
«Если мы достигаем очень коротких импульсов, мы входим в релятивистские классы задач. Это чрезвычайно интересное направление, которое может вывести научное сообщество на новые горизонты», — сказал профессор Жан- Клод Киффер.
S. Yu. Mironov et al, Thin plate compression of a sub-petawatt Ti:Sa laser pulses, Applied Physics Letters (2020). DOI: 10.1063/5.0008544