Caracterização completa dos pulsos NIR de 10 fs por uma medição de varredura de dispersão. Por meio disso, primeiro a fase espectral dos pulsos é variada (chilrear) pela inserção de vidro com espessura gradualmente crescente no feixe. Então, em um cristal não linear fino, o segundo harmônico dos pulsos chilreados é gerado e seu espectro é registrado na série de diferentes inserções de vidro. Desta forma, um traço bidimensional é registrado (mostrado no painel superior esquerdo) a partir do qual as informações de fase perdidas podem ser extraídas usando um algoritmo numérico iterativo. O traço simulado fornecido pelo algoritmo de recuperação de fase é mostrado no painel superior direito exibindo uma semelhança notável com o traço medido. O espectro medido do pulso junto com a fase recuperada são mostrados no painel esquerdo inferior, enquanto sua transformada de Fourier dando a forma de pulso (curva vermelha) é exibida no canto inferior direito. A curva preta neste painel corresponde ao pulso mais curto possível para o espectro medido. Crédito:MBI
Uma equipe liderada por pesquisadores do Instituto Max Born de Óptica Não Linear e Espectroscopia de Pulso Curto (MBI), O Laser-Laboratorium Göttingen (LLG) e os Sistemas de Fibra Ativa (AFS) geraram pulsos de multi-milijoule de 3 ciclos com nível de potência médio de 318 W. Esses resultados marcam um marco significativo na tecnologia de laser de poucos ciclos, abrindo caminho para aplicações industriais. O relatório apareceu em Optica como um memorando.
Pulsos de luz extremamente curtos contendo apenas algumas oscilações do campo eletromagnético estão entre os eventos mais rápidos já feitos pela humanidade. Embora os primeiros pulsos de poucos ciclos tenham sido produzidos há cerca de 30 anos, eles só poderiam ser usados em ciência de ponta, por exemplo, para estudos resolvidos no tempo ou geração de pulso de attossegundo. Para encontrar seu caminho em aplicações industriais, uma série de grandes desafios precisam ser enfrentados, como operação chave na mão, e aumento de escala de energia e potência das fontes de poucos ciclos.
O MBI, Os cientistas do LLG e do AFS seguiram uma nova abordagem, comprimindo diretamente pulsos de 300 fs de alta energia, sistema de laser de alta potência para a duração de poucos ciclos. Isso requer uma compressão de 30 vezes, que só recentemente se tornou viável com a introdução da tecnologia de fibra oca flexível esticada, que oferece escalabilidade de comprimento irrestrita. No estudo, um laser de fibra multicanal coerentemente combinado fornecendo até 10 mJ de pulsos a uma potência média de 1 quilowatt foi usado como fonte de luz. Este sistema está atualmente em desenvolvimento na AFS para a maior instalação de laser europeia ELI ALPS em Szeged, Hungria. Na compressão de pulso, foi usada uma fibra oca flexível esticada de 6 metros de comprimento, desenvolvida em conjunto pela MBI e a LLG. À medida que os pulsos se propagam através do gás argônio preenchido no guia de ondas oco, uma interação não linear chamada modulação de fase própria ocorre entre a luz intensa e os átomos de gás, o que torna o espectro mais amplo. Os pulsos com espectro substancialmente ampliado podem então ser comprimidos para uma duração mais curta, compensando sua fase espectral com um conjunto de espelhos chilreados. Desta forma, a equipe conseguiu gerar multi-mJ, Pulsos de 10 fs a taxa de repetição de 100 kHz a uma potência média de 318 W, que é a maior potência média de um laser de poucos ciclos já alcançada.
Essa conquista mostra que, usando a tecnologia de fibra de núcleo oco flexível esticada, lasers de alta potência de nível industrial podem ser colocados no regime de poucos ciclos. Isso abre novas possibilidades para aplicações industriais, como processamento de material altamente paralelizado.
