Створені нові твердотільні лазери, здатні виробляти надкороткі імпульси світла
Дослідники з Технологічного університету Мюнхена (Technische Universitaet Muenchen, TUM) довели, що вираз "цього не може бути, тому що цього бути не може" вірно далеко не у всіх випадках. Їм вдалося створити твердотільний лазер, здатний виробляти потужні надкороткі імпульси світла, що тривають десятки пікосекунд, що відкриває шлях до розробки нових біомедичних технологій, обробці матеріалів, комунікаціях і наукових дослідженнях, а твердотільна природа нового високошвидкісного лазера дозволить створювати на його основі компактні, недорогі, ефективні та надійні електронні пристрої.
Оригінальна конструкція нового лазера дозволяє йому зробити високоенергетичні імпульси світла, тривалістю всього 60 пікосекунд, при цьому практично відсутні всі недоліки, які мали високошвидкісні твердотільні лазери попередніх поколінь, пов'язані з габаритами пристрою, кількістю споживаної енергії і виділяється пристроєм тепла. Крім цього, новий лазер являє собою практичне підтвердження теоретичних розрахунків, що вказують на те, що за допомогою такої технології можна створити лазер, здатний виробляти імпульси світла, тривалістю менше однієї пикосекунды.
"Наші теоретичні моделі та їх практичне втілення дозволять визначитися з подальшими змінами в експериментальній установці, які дозволять збільшити ефективність роботи напівпровідникового лазера і істотно поліпшити його характеристики" - розповідає доктор Крістіан Джирошек (Dr. Christian Jirauschek), вчений з Технологічного університету Мюнхена, - "Теорія стверджує, що за допомогою такого лазера можна домогтися тривалості імпульсу в 30 фемтосекунд, так що нам є до чого прагнути".
Група вчених з Мюнхена реалізувала відносно новий вид лазера (Fourier domain mode-locked laser, FDML) в абсолютно новій конфігурації. У звичайному режимі лазери FDML, замість випромінювання світла певної довжини хвилі (кольору), випромінюють світло у широкому діапазоні, швидко і в нескінченному циклі "пробігаючи" по всьому діапазону довжин хвиль світла. Метою досліджень, які провели німецькі вчені, була зміна режиму роботи FDML-лазера таким чином, що він замість безперервного потоку світла став випромінювати надкороткі імпульси з високою енергією.
"Перевага нашої експериментальної конфігурації лазера полягає в можливості накопичення та зберігання всієї необхідної для імпульсу енергії у вигляді інфрачервоного світла всередині лазерного резонатора, в ролі якого виступає оптоволоконний кабель, довжиною в один кілометр. Це більш ефективно, ніж накопичення енергії у вигляді електричного заряду всередині кристала самого лазера. Запасена енергія у вигляді світла різних довжин хвиль подається у другій оптоволоконний кабель, який викладений за особливим маршрутом, що дозволяє компенсувати різницю у часі входу хвиль світла різної довжини. А на виході другого ділянки оптоволокна виходить надзвичайно короткий імпульс світла, хвилі якого несуть значну кількість енергії".
Описані вище принципи побудови нового FDML-лазера дозволили домогтися істотного підвищення енергії лазерного імпульсу за рахунок зниження його тривалості. При цьому, така система дозволила зробити це без необхідності витрат додаткової енергії і при досить скромних габаритах всієї експериментальної установки.