Os pesquisadores combinaram um sistema de laser de fibra com avanços recentes em células multipass para criar um laser com uma combinação única de pulsos de poucos ciclos em alta potência média, energia de pulso e taxa de repetição e com operação de fase de envelope portadora (CEP) estável. Essas características tornam o novo laser ideal para acionar fontes de attossegundos de próxima geração, como os da Extreme Light Infrastructure (ELI) na Europa.

ELI, a maior e mais avançada infraestrutura de laser de alta potência do mundo, será usado para investigar as interações luz-matéria nas intensidades mais altas e escalas de tempo mais curtas. As linhas de feixe da fonte de pulso de luz de Attosecond da ELI fornecerão um desempenho sem precedentes na geração de pulsos de attosegundos isolados e, portanto, têm requisitos de sistema de laser muito exigentes.

Steffen Hädrich, da Active Fiber Systems GmbH na Alemanha, apresentará o novo laser na conferência virtual da Web do Optica (anteriormente OSA) Laser Congress, de 3 a 7 de outubro de 2021. A palestra de Hädrich está marcada para segunda-feira, 4 de outubro às 11:30 EDT (UTC 04:00).

"O desenvolvimento de um sistema de laser único abre novas perspectivas para fontes secundárias, por exemplo. para a geração de pulsos de attossegundos isolados com parâmetros sem precedentes, "disse Hädrich. Estes, por sua vez, prometem avançar na compreensão dos processos eletrônicos em escalas de tempo e duração fundamentais e contribuir para novas descobertas em biologia, química, física e medicina. "

Para criar um sistema a laser que possa atender às necessidades de ELI e outras aplicações científicas, os pesquisadores desenvolveram um sistema de amplificação de pulso chirpado por fibra que combina de forma coerente oito canais de amplificador. Este sistema emite pulsos de 300-fs que são então comprimidos para o regime de poucos ciclos usando duas células multipassagem. A primeira célula multipassagem usa espelhos dielétricos padrão para atingir pulsos de 1,7 mJ com duração inferior a 35 fs. A segunda célula usa espelhos baseados em metal para atingir uma duração de pulso de apenas 5,8 fs a uma energia de pulso de 1,1 mJ, Potência média de 110 W e taxa de repetição de 100 kHz.

A operação CEP estável é necessária para utilizar totalmente a alta potência média e a rápida taxa de repetição do laser. Os pesquisadores conseguiram isso medindo o CEP de cada pulso usando um único fasômetro estéreo-ATI que pode caracterizar o ruído em todo o espectro de frequência. As medições do CEP foram enviadas para um controlador PID, criando um loop de feedback que permitiu ~ 400 mrad de ruído CEP.

"Demonstramos os pulsos mais curtos e a potência média comprimida mais alta que foi alcançada para MPCs de poucos ciclos com 110 W na taxa de repetição de pulso de 100 kHz, "disse Hädrich." Com mais melhorias, esperamos também atingir menos de 300 mrad de ruído CEP em breve. "

Hädrich acrescenta, "O sistema de laser apresentado atende aos requisitos do laser HR1 do ELI-ALPS. Estamos no processo de escalar esta abordagem para os parâmetros HR2, ou seja, para implementar este conceito para a demonstração de um 500W, 5mJ, Sistema a laser 6fs CEP estável. "