Lo Shanghai Institute of Optics and Machinery fa progressi nella sincronizzazione di precisione dei laser a impulsi ultracorti utilizzando fibre a nucleo cavo anti-risonanza

Recentemente, lo State Key Laboratory of Strong Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery, Chinese Academy of Sciences, Russell Center for Advanced Lightwave Science, Hangzhou Institute of Optics and Precision Machinery, Efibe (Ningbo) Optoelectronics Technology Co., Ltd e la Wuhan University of Technology hanno compiuto progressi nel raggiungere la sincronizzazione di precisione dei laser a impulsi ultracorti utilizzando fibre a nucleo cavo anti-risonanza. Il team di ricerca ha riportato per la prima volta la tecnologia di sincronizzazione attiva del laser a impulsi ultracorti basato su fibra a nucleo cavo anti-risonante, che raggiunge una trasmissione a basso rumore e alta efficienza e un controllo preciso del tempo del laser a impulsi ultracorti a banda larga con un'accuratezza di sincronizzazione di 2,23 fs (RMS) . I risultati della ricerca sono stati presentati come "Erogazione flessibile e altamente stabile di impulsi ultraveloci a livello di microjoule in fibre a nucleo cavo antirisonanti sottovuoto per la sincronizzazione attiva" è stato pubblicato su Optics Letters.
La tecnologia di controllo della sincronizzazione ad alta precisione basata su laser a impulsi ultracorti è stata ampiamente utilizzata in vari pedali del gas e dispositivi laser intensi, il che ha notevolmente migliorato la precisione del controllo del tempo di grandi dispositivi scientifici. La chiave per la sincronizzazione dell'ora ad alta precisione è garantire la trasmissione stabile a lunga distanza dei laser a impulsi ultracorti. La tradizionale fibra di quarzo è difficile da ottenere trasmissione ad alte prestazioni di laser a impulsi ultra-corti con energia a singolo impulso superiore a micro-joule. Ciò è dovuto all'elevata potenza di picco dei laser a impulsi ultracorti nella gamma dei microjoule, che possono rapidamente accumulare eccessive non linearità nella fibra con un nucleo di silice fusa, con conseguente distorsione dell'impulso sia nel dominio del tempo che in quello della frequenza.
Per affrontare questo problema, il team di ricerca ha utilizzato una fibra a nucleo cavo antirisonante per ottenere una trasmissione stabile ed efficiente di impulsi laser ultracorti con un'energia di impulso singolo dell'ordine dei microjoule e una larghezza di impulso inferiore a 200 fs, e ha utilizzato con successo it per studi di sincronizzazione dell'impulso laser ad alta precisione. Quando gli impulsi laser ultracorti vengono trasmessi nella fibra a nucleo cavo antirisonante evacuata, i loro spettri e le larghezze degli impulsi rimangono sostanzialmente invariati a causa dell'effettiva soppressione degli effetti non lineari del gas e gli impulsi laser all'uscita della fibra sono paragonabili a quelli all'ingresso in termini di potenza media e stabilità spettrale. Grazie alle caratteristiche della guida d'onda, la stabilità di puntamento del laser in uscita è migliorata da 6 μrad a 1 μrad e il jitter dell'impulso laser può essere controllato a 2,23 fs (RMS) entro 90 min dopo la trasmissione attraverso una fibra a nucleo cavo di 10 m. Questo studio verifica la fattibilità della sincronizzazione ottico-ottica ultraveloce basata su fibra a nucleo cavo antirisonante e sottolinea il potenziale della fibra a nucleo cavo antirisonante per il controllo della sincronizzazione temporale di grandi dispositivi laser e a pedale del gas.
Il lavoro correlato è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China, dal National Postdoctoral Innovation Talent Support Program, dalla Chinese Postdoctoral Science Foundation, dal Young Team Program in Basic Research dell'Accademia cinese delle scienze, dal Basic Research Program of Shanghai Science and Piano d'azione per l'innovazione tecnologica e Programma di costruzione e funzionamento del laboratorio di Zhangjiang.