Створено настільний варіант лазера, здатного виробляти імпульси, потужністю 10 терават
Компактний оптичний підсилювач нового покоління був створений вченими-фізиками з Центру вивчення лазерів Інституту фізичної хімії польської Академії наук та фізичного факультету Варшавського університету. Створена ними установка є надзвичайно ефективною і досить компактною, вона може бути розміщена на звичайному робочому столі. Тим не менш, ця лазерна установка може зробити імпульси світла, миттєва потужність яких становить близько 10 терават.
У людей, непосвячених у тонкощі лазерної техніки, може виникнути резонне питання - чи може настільна установка оперувати потужностями, порівнянними з сумарною потужністю всіх електростанцій на земній кулі? Відповіддю на це питання є відповідь - "Так, звичайно може, але тільки в короткоімпульсному режимі". Новий лазер, створений польськими вченими, формує імпульс світла, потужністю в 10 терават, тривалість якого становить кілька фемтосекунд, і створення цього нового лазера є великим кроком на шляху до створення компактних, щодо недорогих і потужних лазерних пристроїв, які можуть зробити революцію в деяких областях науки і медицини.
"В теорії ефективність параметричних оптичних підсилювачів може досягати значень до 50 відсотків. На практиці, кращі екземпляри таких підсилювачів мають ефективність не більше 30 відсотків. Ми теж досягли такого ж рівня ефективності, але розміри нашого пристрою у багато разів менше, ніж розміри інших подібних підсилювачів світла" - розповідає доктор Юрій Степаненко (Yuriy Stepanenko), - "У найближчі місяці ми будемо прагнути збільшити ефективність роботи нашого лазера ще на кілька відсотків. Разом з цим ми плануємо підняти потужність імпульсу лазерного світла до декількох десятків терават".
Більшість лазерів, які здатні справити надкороткі, але надзвичайно потужні імпульси світла, посилюють світло з допомогою кристалів ніби зроблене з сапфірової плити, легованого іонами титану. Для накачування кристала такого лазера енергією використовується світ іншого лазера. Такий підхід має багато недоліків, головним з яких є виділення великої кількості паразитного тепла, що призводить до суттєвого нагрівання кристала, що в свою чергу стає причиною його деформації і викривлення форми виробляється лазерного променя. З-за цього такі лазерні системи вимагають потужних систем охолодження кристалів, а проміжки часу між виробленими імпульсами досить довжини.
Польські вчені, створюючи свій лазер, використали дещо інший підхід, змусивши працювати в своїх цілях нелінійні оптичні ефекти. Нелінійні параметричні оптичні підсилювачі можуть ефективно переносити енергію світла безпосередньо від лазера накачування в вироблюваний ними промінь світла. Оскільки перетворення енергії проводиться без проміжних етапів, в нелінійних оптичних системах практично відсутні ефекти паразитного тепловиділення, а такі системи, за допомогою кристалів, довжиною всього у кілька сантиметрів, можуть забезпечити виробництво потужних імпульсів світла з дуже високою частотою, декілька мільйонів разів за секунду. Все це дозволило створення дійсно компактної лазерної системи, умещающейся в розмірах звичайного столу. Цей перший лазер буде використаний для створення потужного джерела рентгенівського випромінювання, який буде виробляти протони і вторинне нейтронне випромінювання для їх використання в різних наукових експериментах.
Кінцевою метою досліджень, проведених польськими вченими, є створення лазерної системи, потужність імпульсу якої буде складати 200 терават і вище. Такі потужні імпульси світла можуть використовуватися для прискорення протонів і нейтронів до величезних швидкостей, які можуть застосовуватися для руйнування клітин ракових пухлин. Звичайно, зараз вже існують подібні протонні установки, але вони вимагають створення потужних і складних лінійних прискорювачів, що робить таке протонное лікування онкологічних захворювань вкрай дорогим і тому недоступним для більшості пацієнтів.