Usando o recurso Advanced Laser Light Source (ALLS), a equipe de pesquisa do professor François Légaré, do Institut national de la recherche scientifique (INRS), ultrapassou os limites da propagação de pulsos de alta energia em um meio não linear por meio da observação de estados solitários multidimensionais de alta energia. Este avanço permite a geração direta de extremamente curtos e intensos, pulsos de laser altamente estáveis ​​no tempo e no espaço. Os resultados deste trabalho foram publicados em Nature Photonics .

Os sistemas de laser comuns restringem a operação a um único modo transversal, o que coloca um limite máximo na tecnologia laser. Até aqui, dimensões superiores foram consideradas prejudiciais, uma vez que estão sujeitas a alta instabilidade e colapso. Isso torna o impacto científico deste trabalho notável. Os pacotes de ondas multidimensionais auto-sustentados observados são conduzidos por picossegundo, pulsos de bomba quase infravermelha em uma fibra de núcleo oco preenchida com gás, que será de interesse significativo para muitos cientistas ao redor do globo.

Esses estados solitários multidimensionais também têm um grande impacto tecnológico.

Os pesquisadores do INRS foram capazes de gerar campos de luz coerentes de alta energia e projetados espaço-temporalmente. Essa descoberta pode levar a avanços na ciência do laser para uma ampla gama de aplicações. A pesquisa envolve enormes avanços teóricos, simulações numéricas altamente complexas e estudos experimentais sistemáticos. Foi realizado na instalação ALLS do INRS, uma instalação de pesquisa de classe mundial com foco no desenvolvimento de novos tipos de lasers com aplicações revolucionárias.

"A luz em altos níveis de energia se comporta de maneira diferente do que pensávamos, "diz Reza Safaei, Ph.D. estudante do INRS, "Conseguimos projetar o sistema funcionando de maneira acelerada, regime caótico onde o realce não linear dramático acontece por si mesmo. As interações entre estados multidimensionais realmente fazem com que a luz nos pulsos de laser se auto-organizem em direção a estados multidimensionais altamente estáveis. Esta é uma grande surpresa, uma vez que esses estados solitários vêm de um caos altamente instável, como ouvir uma nota saindo de um tambor! "

"O impacto tecnológico imediato deste trabalho é a geração de pulsos de poucos ciclos a partir de lasers de driver Yb de picossegundo usando um simples, robusto, e uma abordagem eficiente que fornece uma nova tecnologia de laser para a física de campo forte, "disse Guangyu Fan, Ph.D. estudante do INRS.

"É especialmente útil para dimensionar as fontes ultravioleta extrema (XUV) e suaves de raios-X de mesa para energias de fótons mais altas devido ao comprimento de onda central mais longo do feixe de saída, "disse o Professor François Légaré." Enquanto olhamos para o futuro, lasers e amplificadores que podem funcionar elegantemente em estados multidimensionais podem ter uma potência significativamente maior do que dispositivos baseados em um único modo, com aprimoramento não linear controlável significativo. Essa possibilidade se estende além da tecnologia de laser ultrarrápida para toda a ciência do laser, já que a dimensionalidade e as não linearidades espaciais / espaço-temporais representam as principais limitações para lasers de alta potência de todos os tipos. "

A equipe acredita que esta ideia pode impulsionar a tecnologia de laser, que está praticamente bloqueado em um modo por mais de 20 anos. Isso permitirá o desenvolvimento de modelos muito compactos, sistemas laser de alta potência com uma ampla variedade de aplicações industriais, incluindo microusinagem e processamento de materiais. Além disso, esta inovadora tecnologia a laser agora é usada para desenvolver um tampo de mesa muito compacto, fontes de raios-X ultracurtas com aplicações potenciais para rastrear fenômenos ultrarrápidos, como reações químicas e dinâmica de magnetização, bem como para imagens biomédicas de alta resolução espacial na faixa espectral da janela de água. O INRS também protegeu a propriedade intelectual relacionada a este método de laser potencialmente revolucionário.