Физики МГУ создали широкополосный усилитель для мощных лазеров

Ученые МГУ имени М.В. Ломоносова сделали широкополосный усилитель в среднем инфракрасном (ИК) диапазоне. Это поможет создать лазерную систему с высокой пиковой мощностью. Результаты исследований опубликованы в журнале Journal of Optics.

«Главным результатом работы стало создание широкополосного усилителя в среднем инфракрасном (ИК) диапазоне на основе кристалла KTA (нелинейный оптический кристалл с химической формулой KTiOAsO4). Это необходимо для создания фемтосекундной лазерной системы с высокой пиковой мощностью на основе кристалла Fe:ZnSe, что даст дорогу компактным и относительно недорогим источникам фемтосекундного излучения среднего ИК диапазона», — рассказывает главный автор статьи, кандидат физико-математических наук Федор Потемкин, доцент кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ, научный сотрудник Международного учебно-научного лазерного центра (МЛЦ) МГУ.

Работа выполнена полностью в России с помощью материально-технической базы Международного учебно-научного лазерного центра (МЛЦ) МГУ. Для получения излучения в среднем ИК диапазоне (с длиной волны 2,5—50 мкм) использовался процесс оптического параметрического усиления в нелинейно-оптическом кристалле излучения инжекции, получаемой при филаментации (локализации энергии лазерного излучения в тонкой нити под действием самофокусировки) излучения ближнего ИК диапазона в кристалле минерала граната (полученного путем синтеза) с ионами неодима.

«Перспективы связаны с созданием компактной полностью твердотельной лазерной системы фемтосекундной длительности (фемтосекунда равна одной квадриллионной части (10-15) секунды) субтераваттной мощности на основе лазерного усиления в кристалле Fe:ZnSe с оптической накачкой», — говорит Федор Потемкин.

Научная ценность работы заключается в создании подходов к получению широкополосного излучения в среднем ИК диапазоне. Фотоника среднего ИК диапазона традиционно является предметом активных исследований. Этот диапазон является стратегически важным из-за ряда специальных приложений. Методы ИК спектрометрии поглощения и рассеяния являются перспективными активными аналитическими методами дистанционного зондирования многокомпонентных аэрозольно-газовых загрязнений (химического и биологического происхождения) в атмосфере. Использование импульсов широкополосного когерентного излучения (излучение с одной длинной волны) может привести к практической реализации схемы панорамной спектроскопии реального времени, в частности и при осуществлении дистанционного контроля атмосферных загрязнителей. Широкополосная ИК спектроскопия востребована также для исследования сверхбыстрых процессов в материалах инфракрасной техники, в создании информационных систем, связанных с ИК «имиджингом», например, в живых системах. Перспективы получения предельно коротких аттосекундных (10-15 секунды) импульсов с энергией кванта в единицы кэВ в настоящее время также связываются с использованием мощных фемтосекундных импульсов среднего ИК диапазона. по словам ученых, решаемая задача является актуальной, отвечает вызовам времени, уровню современных научных подходов и отличается оригинальностью и простотой решения.