Nowa metoda uzyskania wysokoenergetycznej wiązki laserowej

Nowa metoda uzyskania wysokoenergetycznej wiązki laserowej
Badacze używają włókna szklanego wypełnionego azotem do modyfikowania światła lasera, w ten sposób, aby nadawało się do generowania krótkich impulsów o wysokiej energii.
Impulsy laserowe o niezwykle wysokiej energii odgrywają obecnie ważną rolę we współczesnych badaniach. Jednak w przypadku wielu z tych zastosowań wymagane są wiązki laserowe o większej długości fali niż można wygenerować za pomocą konwencjonalnych laserów. W związku z tym od dawna prowadzono badania nad specjalnymi metodami, które można wykorzystać do zwiększenia długości fali wiązki laserowej.
Zespół naukowców z Wiednia przy wsparciu badaczy z Kanady i Rosji realizuje teraz zupełnie nowe podejście. Aby uzyskać światło lasera o właściwościach wymaganych do generowania takich impulsów laserowych, przesyła je przez długie włókno szklane wypełnione azotem.
Aby generować wysokoenergetyczne, krótkie impulsy laserowe, potrzebne jest nakładające się w odpowiedni sposób światło laserowe o różnych długościach fal. Z tego powodu poszukuje się metod pozwalających na odpowiednią modyfikację światła lasera.
„W tym przypadku szczególnie korzystny jest zasięg mikrometrów, co oznacza, że fale są znacznie dłuższe niż te, które mogą być generowane przy użyciu konwencjonalnych laserów szafirowych”, wyjaśnił Paolo Carpeggiani z Instytutu Fotoniki w TU Wien.
Należy zaznaczyć, że poprzednio stosowane metody są skomplikowane i kosztowne, a duża część energii lasera jest w tym procesie tracona.
Metoda opracowana przez naukowców, która została zaprezentowana w czasopiśmie naukowym „Optica”, opiera się na tzw. rozpraszaniu Ramana. Polega ono na tym, że jeśli foton jest rozpraszany przez molekułę, oddaje ona do cząsteczki tylko niewielką część swojej energii, a następnie charakteryzuje się nieco dłuższą długością fali niż poprzednio.
Aby to wykorzystać, naukowcy wysyłali wiązkę lasera przez pięciometrowe włókno szklane o średnicy jednego milimetra wypełnione azotem. Zmieniając ciśnienie azotu wewnątrz włókna, mogli określić, jak często zachodzą procesy rozpraszania. W ten sposób mogli kontrolować, o ile powinna wzrosnąć długość fali światła lasera.
Ponieważ nie wszystkie fotony tracą dokładnie taką samą ilość energii na drodze przez włókno szklane, na końcu pojawia się wiązka laserowa o wielu różnych długościach fal. Dzięki temu światło doskonale nadaje się do generowania bardzo krótkich i bardzo wysokoenergetycznych impulsów.
Pomysł z założenia jest prosty, ale to, że ta metoda faktycznie działa, nie było na początku oczywiste. Jednak wyniki eksperymentalne okazały się znacznie lepsze, niż można to wyjaśnić prostymi modelami teoretycznymi. Dopiero gdy w Moskwie opracowano szczegółowy trójwymiarowy model symulacyjny, stało się jasne, dlaczego ta metoda jest tak skuteczna.