Nyligen har State Key Laboratory of Strong-Field Laser Physics vid Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) gjort nya framsteg i terawat-cykelskala kortvågig infraröd virvelpulsgenerering. Forskargruppen kombinerade en ny teknik för optisk fältmodulering med optisk parametrisk chirped pulse amplification (OPCPA) för att realisera högenergivirvellaserutdata. Baserat på den kaskadformade tunnfilmspuls efter kompressionsteknik, realiserades utsignalen av kortvågiga infraröda virvelpulser på terawatt-periodskalan för första gången. Resultaten publicerades i Ultrafast Science under titeln "Terawatt-Class Few-Cycle Short-Wave Infrared Vortex Laser".
Vortexljus är en rumsligt strukturerad stråle med en spiralformad vågfront, som har använts i stor utsträckning inom kvantinformation, superupplösningsmikroskopi och optisk pincett på grund av dess toroidala spatiala intensitetsfördelning och dess egenskap att bära orbital vinkelmomentum. Dessutom kan koppling av orbital vinkelmomentum till ultraintensiva ultrakorta lasrar ge kraftfullt tekniskt stöd och helt nya experimentella medel för virvelfysik med starkt fält och olinjära virvelfenomen. Vortexlasrar av högintensitetsperiodskala har ett brett spektrum av applikationer för att driva virvelpartikelstrålar och sekundärstrålning (t.ex. isolerade attosekundsvirvlar, terahertzvirvlar). Genereringen av högintensiva ultrakorta virvelpulser är dock fortfarande i det utforskande stadiet på grund av svårigheten att upprätthålla virvelfasstrukturen för laserförstärkning och komprimering.
Fig. 1 Diagram över experimentuppställningen
Fig. 2 (a, c, e) Första, andra och tredje ordningens vortexfläckkartor av den förstärkta utsignalen från OPCPA; (b, d, f) Kolumnlinsens fokala ränder hos virvelstrålen.
I den här studien insåg forskarna en högenergivirvellaserutgång på 1,45 μm genom att kombinera rumslig fasmodulering med OPCPA-teknik och verifierade transmissionsstabiliteten hos den utgående virvellasern i rymden. Baserat på den kaskadformade tunnfilms-postpulskompressionstekniken, realiseras en terawatt-skala periodskala kortvågig infraröd virvelpulsutgång på 13,7 mJ/10,59 fs för första gången utan att förstöra virvelfasstrukturen. Detta schema kan ge tekniskt stöd för icke-linjära virvelfenomen och ge en grund för studier av ultrasnabb orbital rörelsemängdsfysik.
Fig. 3 Tidsdomänmätning av den komprimerade virvelpulsen
