上海光学力学研究所がテラワット渦パルス生成で新たな進歩を遂げる

最近、中国科学院（CAS）の上海光学精密機械研究所（SIPM）の強磁場レーザー物理学の国家重点実験室は、テラワット周期スケールの短波赤外線渦パルスの生成において新たな進歩を遂げた。 研究チームは、新しい光場変調技術と光パラメトリックチャープパルス増幅（OPCPA）を組み合わせて、高エネルギー渦レーザー出力を実現しました。 カスケード薄膜非線形ポストパルス圧縮技術に基づいて、テラワット周期スケールでの短波赤外線渦パルスの出力が初めて実現されました。 関連する成果は、「テラワット級数サイクル短波赤外線渦レーザー」として Ultrafast Science に掲載されました。
渦光は、らせん状の波面を持つ空間構造ビームであり、そのトロイダル空間強度分布と軌道角運動量を伝える特性により、量子情報、超解像顕微鏡、光ピンセットで広く使用されています。 さらに、軌道角運動量を超高強度超短レーザーに結合することで、渦強磁場物理学や非線形渦現象に対する強力な技術サポートとまったく新しい実験手段を提供できます。 高強度周期スケールの渦レーザーは、渦粒子ビームや二次放射線 (孤立したアト秒光渦、テラヘルツ渦など) の駆動に幅広い用途があります。 ただし、レーザーの増幅と圧縮のために渦位相構造を維持するのが難しいため、高強度の超短渦パルスの生成はまだ探索段階にあります。

図1 実験装置

図 2 (a、c、e) OPCPA の増幅された出力の 1 次、2 次、および 3 次の渦スポット マップ。 (b、d、f) 渦ビームのコラム レンズ焦点ストライプ。
本研究では、空間位相変調とOPCPA技術を組み合わせることにより、1.45μmの高エネルギー渦レーザー出力を実現し、出力渦レーザーの宇宙での伝送安定性を検証しました。 カスケード薄膜ポストパルス圧縮技術に基づいて、渦位相構造を破壊することなく、テラワット規模の周期規模の短波赤外線渦パルス出力13.7 mJ/10.59 fsを初めて実現しました。 このプログラムは、非線形渦現象に対する技術サポートを提供し、超高速軌道角運動量物理学の研究の基礎を提供します。

図3 圧縮渦パルスの時間領域測定