Ученые нашли способ увеличения мощности лазерных импульсов до уровня, достаточного для исследований новых областей физики

В опубликованной недавно работе международная группа ученых описала новый способ, который позволяет кардинально увеличить мощность, заключенную в импульсах лазерного света. В основе этого способа лежит известная технология сжатия длины импульсов света, а высокая эффективность нового способа позволит достигнуть таких закритических значений яркости, которые позволят провести исследования в новой области физики и изучить так называемые феномены квантовой электродинамики.

Исследователи Жан-Клод Киффер (Jean-Claude Kieffer) из французского института INRS (Institut national de la recherche scientifique), Хазанов Ефим Аркадьевич из Института прикладной физики российской Академии наук и Жерар Муру (Gerard Mourou) из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), который стал лауреатом Нобелевской премии по физике 2018 года, используя сжатие длительности импульса лазерного света до нескольких фемтосекунд, получили значение импульсной мощности в 10²³ Ватт. Это позволило им создать систему, умещающуюся в разумные габариты и имеющую относительно небольшой уровень эксплуатационных расходов.

Для сокращения длительности импульса лазерного света ученые использовали нелинейные оптические эффекты. Луч лазерного света направляется на чрезвычайно тонкую пластину из специального материала. Особенности распространения света в этом материале значительно расширяют спектр этого импульса и сокращают его дину на выходе из пластины.

Опытная установка для увеличения мощности импульсов уже была установлена на лазере ALLS (Advanced Laser Light Source) в институте INRS во Франции. В первых экспериментах ученые ограничились энергией импульса в 3 Джоуля при длительности импульса в 10 фемтосекунд. Это позволило им получить импульсную мощность в 300 тераватт (3*10¹² Ватт). Но ученые уже запланировали очередные эксперименты, в которых энергия импульса будет поднята до 13 Джоулей, а длительность импульса будет сокращена до 5 фемтосекунд, что позволит получить импульсную мощность в 3 петаватта (3*10¹⁵ Ватт). 

"Если нам удастся реализовать задуманное, то мы станем первыми в мире, кому удастся получить такую мощность при помощи достаточно обычного лазера" - рассказывает профессор Жан-Клод Киффер, - "Получив столь короткие импульсы лазерного света, мы сможем проникнуть вглубь совершенно новой для нас сейчас области физики, что откроет перед всем научным сообществом совершенно новые горизонты".