L'Institut de Mecànica Òptica de Xangai fa nous progrés en la generació de polsos de vortex de Terawatt

Recentment, el Laboratori Estatal Clau de Física làser de camp fort de l'Institut d'Òptica i Maquinària de Precisió de Xangai (SIPM) de l'Acadèmia Xinesa de Ciències (CAS) ha fet nous avenços en la generació de polsos de vòrtex infrarojos d'ona curta a escala de terawatts. L'equip d'investigació va combinar una nova tècnica de modulació del camp òptic amb l'amplificació de pols òptica paramètrica (OPCPA) per aconseguir una sortida làser de vòrtex d'alta energia. A partir de la tècnica de compressió post-pols no lineal de pel·lícula prima en cascada, s'ha realitzat per primera vegada la sortida de polsos de vòrtex infrarojos d'ona curta a l'escala del període de terawatts. Els resultats relacionats es van publicar com a "Laser Vortex infrarojo d'ones curtes de classe Terawatt" a Ultrafast Science.
La llum vòrtex és un feix estructurat espacialment amb un front d'ona helicoïdal, que s'ha utilitzat àmpliament en informació quàntica, microscòpia de super-resolució i pinces òptiques a causa de la seva distribució d'intensitat espacial toroidal i la seva característica de transportar el moment angular orbital. A més, l'acoblament del moment angular orbital en làsers ultracurts ultra intensos pot proporcionar un suport tècnic potent i nous mitjans experimentals per a la física de camps forts de vòrtex i els fenòmens de vòrtex no lineals. Els làsers de vòrtex d'escala de període d'alta intensitat tenen una àmplia gamma d'aplicacions en la conducció de feixos de partícules de vòrtex i radiació secundària (per exemple, vòrtexs òptics d'atosegons aïllats, vòrtexs de terahertz). Tanmateix, la generació de polsos de vòrtex ultracurts d'alta intensitat encara es troba en l'etapa exploratòria a causa de la dificultat de mantenir l'estructura de fase de vòrtex per a l'amplificació i compressió làser.

Fig. 1 Muntatge experimental

Fig. 2 (a, c, e) Mapes de punts de vòrtex de primer, segon i tercer ordre de la sortida amplificada d'OPCPA; (b, d, f) Franges focals de la lent de columna del feix de vòrtex.
En aquest estudi, els investigadors van realitzar una sortida làser de vòrtex d'alta energia d'1,45 μm combinant la modulació de fase espacial amb la tècnica OPCPA i van verificar l'estabilitat de la transmissió del làser de vòrtex de sortida a l'espai. Basant-se en la tècnica de compressió post-pols de pel·lícula prima en cascada, es realitza per primera vegada una sortida de pols de vòrtex infrarojos d'ona curta a escala de terawatts de 13,7 mJ / 10,59 fs sense destruir l'estructura de la fase del vòrtex. Aquest programa pot proporcionar suport tècnic per als fenòmens de vòrtex no lineals i proporcionar una base per a l'estudi de la física del moment angular orbital ultra ràpid.

Fig. 3 Mesura en el domini del temps del pols de vòrtex comprimit