Ученые разработали самые мощные в мире ультракороткие лазерные импульсы

Исследователи Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством профессора Урсулы Келлер достигли значительного прорыва в лазерной технике. Команда создала лазер, который генерирует самые мощные сверхкороткие импульсы, установив новый мировой рекорд. Средняя мощность импульсов составляет 550 Вт, что на 50% выше предыдущего достижения.

Ультракороткие импульсы длительностью менее пикосекунды (миллионная доля миллионной доли секунды) генерируются с частотой пять миллионов импульсов в секунду. Они имеют пиковую мощность 100 мегаватт, что можно сравнить с кратковременной работой 100 000 пылесосов.

Разработка имеет широкий спектр применений, включая обработку материалов и наблюдение за сверхбыстрыми процессами на уровне аттосекунд (миллиардная доля миллиардной доли секунды). Команда Келлер работает над усовершенствованием дисковых лазеров с короткими импульсами более 25 лет, используя для этого кристаллический диск с атомами иттербия толщиной всего 100 микрометров.

Процесс разработки был сложным и сопровождался множеством трудностей, например, поломками лазерных компонентов. Однако каждая проблема приводила к новым открытиям, что позволило создать более надежные и мощные лазеры для промышленности.

Прорыв стал возможен благодаря двум ключевым инновациям. Была создана специальная система зеркал, которая усиливает свет, пропуская лазерный луч через диск несколько раз, не нарушая стабильности. Также использовалось уникальное зеркало SESAM (Semiconductor Saturable Absorber Mirror), изобретенное Урсулой Келлер 30 лет назад. SESAM отражает свет с высокой интенсивностью, позволяя лазеру генерировать короткие импульсы вместо непрерывного луча.

Ранее для получения мощных импульсов требовалось усиливать их вне лазера, что создавало шум и усложняло точные измерения. Команде Келлер удалось достичь высокой мощности непосредственно внутри лазера, обеспечив более чистую и эффективную систему.