高度にチャープされたレーザーパルスは「伝統的な知恵」に違反します

ロチェスター大学の研究者は、カー共振器でスペクトルフィルターを使用して作成された最初の高度にチャープされたパルスについて説明しました。 2018年のノーベル物理学賞は、ロチェスター大学の研究者によって共有されました。ロチェスター大学は、超短距離でありながら非常に高エネルギーのレーザーパルスを作成する技術を開拓しました。 現在、大学の光学研究所の研究者は、比較的低品質で安価な機器でも機能する方法で、同じ高出力パルス、いわゆるチャープパルスを生成しています。

この新しい作品は、次の道を開くかもしれません。

より優れた大容量通信システム。
太陽系外惑星を見つけるために使用される天体物理学のキャリブレーション方法を改善します。
より正確な原子時計。
大気中の化学汚染物質を測定するための正確な装置。
Optica誌の論文で、研究者たちは、増幅を必要としない単純な光共振器であるカー共振器のスペクトルフィルターを使用して作成された高度にチャープされたパルスを初めて実証しました。これらの空洞は、「有用な広帯域光バーストを含む多数の複雑な動作」をサポートできるため、研究者の間で幅広い関心を呼んでいます、と共著者のウィリアム・レニンガー、光学の助教授は述べています。



スペクトルフィルターを追加することにより、研究者は共振器内のレーザーパルスを操作して、ビームの色を分離することにより波面を拡大することができます。

この新しい方法は、「パルスを広げると、パルスのピーク値が減少するため、問題の原因となる高いピーク電力に達する前に、より多くのエネルギーをパルスに投入できる」ため、非常に有利です。研究者レニンガーは言う。

この新作は、ノーベル賞受賞者のドナ・ストリックランド博士とジェラール・ムロウが使用した方法に関連しています。彼は、大学のレーザーエネルギー研究所で研究を行いながらチャープパルス増幅法を開拓し、レーザー技術の使用に革命をもたらしました。 。

新しい技術は、光が光共振器を通過するときに分散する方法を利用します。以前のほとんどの光共振器は、まれな「異常な」分散を必要とします。つまり、青色光は赤色光よりも速く移動します。ただし、チャープパルスは、赤色光がより速く伝わる「通常の」分散空洞に存在します。この一般的な状況では、パルスを生成できる空洞の数が大幅に増加します。

以前のキャビティも1％未満の損失を持つように設計されており、チャープパルスは非常に高いエネルギー損失にもかかわらずキャビティ内で生き残ることができます。 「私たちが示したチャープパルスは、90％を超えるエネルギー損失があっても安定した状態を保つことができます。これは、従来の知識に本当に挑戦します」とレニンガー氏は述べています。 「単純なスペクトルフィルターにより、損失を使用して損失のある通常の分散システムでパルスを生成するようになりました。したがって、エネルギー性能の向上に加えて、使用できるシステムの種類が大幅に広がります。」

この研究プロジェクトの他の共同研究者には、主執筆者のクリストファースパイス、チャンヤン、シュエドンが含まれます。これらはすべて、レニンガーの研究室の現在および元の大学院研究助手であり、ビクターバックリューは研究室の元ポスドクです。

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