Домой Новости Наука и космос Китайские физики усилили лазер в 20 раз без увеличения мощности

Китайские физики усилили лазер в 20 раз без увеличения мощности

Новый метод позволяет получать эффект мощных импульсов с помощью квантового «сжатого вакуума», не рискуя оборудованием.

Китайские физики разработали инновационный метод, позволяющий значительно усилить воздействие сверхбыстрых лазеров, не прибегая к повышению их мощности. Данный подход открывает возможности для проведения высокоточных экспериментов без риска термического повреждения исследуемых образцов или самих оптических компонентов системы.

Экспериментальная лазерная установка
Китайские физики усилили эффект лазера в 20 раз Источник: ixbt.com

Изображение сгенерировано Flux

Исследовательская группа под руководством Цзянь Ву (Jian Wu) из Восточно-Китайского педагогического университета (ECNU) представила результаты работы, в ходе которой удалось добиться 20-кратного усиления ключевых нелинейных оптических эффектов. Примечательно, что средняя энергия лазерного импульса при этом осталась на прежнем уровне.

Квантовый подход к интенсивности света

Нелинейные оптические процессы являются фундаментом для современной микроскопии высокого разрешения и изучения сверхбыстрой динамики электронов. Традиционно для их активации требуются лазеры высокой мощности, однако избыточная энергия часто приводит к перегреву и деструкции оборудования.

Китайские ученые предложили альтернативное решение, сфокусировавшись на изменении квантовых характеристик самого света. В экспериментах использовалось особое состояние излучения — так называемый «яркий сжатый вакуум». Такое состояние характеризуется неравномерным распределением плотности фотонов: при сохранении низкой средней энергии внутри импульса возникают кратковременные пики сверхвысокой интенсивности, которые и обеспечивают эффективное взаимодействие с веществом.

Экспериментальное подтверждение

Для проверки эффективности технологии исследователи провели серию опытов с атомами натрия. Используя специализированный источник квантового света, они инициировали процесс туннельной ионизации, при котором под воздействием электромагнитного поля электрон вырывается из атома.

Результаты эксперимента показали, что лазерный импульс с энергией всего 300 наноджоулей демонстрирует эффективность, сопоставимую с воздействием обычного лазера, мощность которого выше в 20 раз. Стабильность средней мощности излучения при этом сводит к минимуму вероятность повреждения техники.

Перспективы применения

Новый метод открывает широкие возможности для развития аттосекундной физики, где ученые изучают процессы, длящиеся триллионные доли секунды. Сейчас многие эксперименты в этой области ограничены мощностными характеристиками доступных лазерных установок. Разработка команды Цзянь Ву позволяет выйти за рамки этих ограничений.

Фактически работа исследователей знаменует смену парадигмы в управлении светом. Вместо борьбы с квантовыми флуктуациями, ученые начинают рассматривать их как инструмент. В перспективе квантовые свойства света могут стать таким же базовым параметром для настройки лазеров, как длина волны или общая мощность.

Источник: https://www.ixbt.com