La generación de pulsos ultracortos intensos con alta calidad espacial ha abierto posibilidades para la ciencia ultrarrápida y de campo fuerte. Es tan importante que el Premio Nobel de Física 2018 fue otorgado al Dr. Strickland y al Dr. Mourou por inventar una técnica llamada amplificación de pulso chirrido. que impulsa numerosos láseres ultrarrápidos en todo el mundo. Con el gran avance de la última década, Los láseres ultrarrápidos basados ​​en Yb se han vuelto muy populares, porque exhiben una eficiencia térmica excepcional, son de bajo costo y muy flexibles para ajustar las energías de pulso y las tasas de repetición.

Sin embargo, las duraciones de pulso de estos láseres no suelen ser inferiores a 100 fs o incluso 1 ps, que requiere compresión de pulso externa para aplicaciones. La generación de supercontinuo existente (SCG) y las técnicas de compresión de pulsos suelen tener una eficacia baja. Muchos de ellos requieren sistemas de vacío, interfaces de vacío-gas, y son, por eso, caro y complejo de mantener. Como resultado, las aplicaciones de estas técnicas todavía son limitadas en unos pocos laboratorios especializados, y no se puede utilizar ampliamente en física, laboratorios de femtoquímica y femtobiología, que representa las principales aplicaciones de los láseres ultrarrápidos.

En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , un equipo de científicos chinos y austriacos, dirigido por el profesor Zhensheng Tao del Laboratorio Estatal Clave de Física de Superficies y el Departamento de Física, Universidad de Fudan, Llevar a la fuerza, China propuso y demostró que la formación de solitones ópticos durante la propagación de fuertes pulsos de láser ultrarrápidos en medios de Kerr en capas periódicas (PLKM) puede servir como un simple, Solución confiable y rentable para SCG y compresión de pulsos. Descubrieron que la formación de los solitones es el resultado del equilibrio entre el autoenfoque de Kerr no lineal y la difracción lineal del rayo láser. que puede soportar una interacción luz-materia no lineal sostenible y de larga distancia, y por lo tanto mejorar la eficiencia de SCG.

Más interesante aún, confinando la propagación del haz en estos modos solitarios, se puede lograr una alta calidad espacial y homogeneidad espacio-espectral, alcanzando> 85% de eficiencia de compresión. Como demostración de tal método, los científicos utilizaron los pulsos comprimidos para impulsar un proceso óptico altamente no lineal, llamada alta generación de armónicos, producir luz de rayos X suave y ultravioleta extrema brillante y coherente a partir de un objetivo gaseoso. El proceso de alta armónica es extremadamente sensible a la calidad espacio-temporal de los pulsos comprimidos, y demostró claramente el gran potencial de este método. Vale la pena mencionar además que el costo total de construcción del dispositivo PLKM SCG es de solo ~ $ 200. El método y la técnica informados allanarán el camino para el futuro de alta eficiencia, SCG fiable y rentable y compresión de pulsos de láseres ultrarrápidos, que puede ser ampliamente utilizado en laboratorios de física ultrarrápida, química y biología.

La alta eficiencia, El método de compresión de pulsos y SCG de bajo costo se centra en los estudios sobre la formación y estabilidad de los estados solitarios en un resonador no lineal PLKM. Con los modos solitarios, la propagación de un rayo láser intenso se puede manipular para generar el amplio espectro deseado y la alta calidad espacial. Este método puede admitir aplicaciones en láseres ultrarrápidos con varias energías de pulso y tasas de repetición. Los científicos resumen las ventajas de su método:"En comparación con el método existente de generación de supercontinuo y compresión de pulsos, El método que propusimos y demostramos tiene cuatro ventajas:(1) Es muy simple y rentable de construir y mantener, porque no requiere sistemas de vacío o configuraciones de estabilización de puntería; (2) Es muy flexible, que se puede aplicar a láseres ultrarrápidos con diversas energías y potencias; (3) Tiene una eficiencia muy alta, que puede llegar hasta el 85%; y (4) es muy estable. Creemos que este método se puede introducir ampliamente en muchas físicas, laboratorios de química y biología, para los científicos que usan láser ultrarrápido pero que no tienen especialidades en la construcción de un sistema láser de banda ancha ".