Световой импульс, который не расплывается экспресс
Лазерная вспышка длительностью 50 фемтосекунд — это как выстрел, который длится одну миллиардную долю секунды. За это время свет успевает пройти всего 15 микрометров — меньше толщины человеческого волоса. Но если такую вспышку пропустить через усилитель, она начинает растягиваться, как резиновая лента, и теряет свою остроту.
Физики из группы Яши Сохл-Дикштейна (хотя он известен другими работами) нашли способ обойти это. Они заметили, что если правильно подобрать длительность входного импульса, то в оптоволокне возникает особый режим — «частичное параболическое усиление». В этом режиме импульс сам себя сжимает, а не растягивает, и на выходе получается вспышка длительностью 50 фемтосекунд с пиковой мощностью 30 мегаватт. Для сравнения: мощность обычной лампочки — 60 ватт, а тут в миллион раз больше.
Раньше подобные импульсы получали только с помощью громоздких твердотельных лазеров, а теперь это возможно в компактном оптоволоконном усилителе. Авторы уверены, что мощность можно поднять ещё в десять раз — до 200 мегаватт, используя волокна с более широкой сердцевиной. Это откроет путь к сверхточной резке материалов и к микроскопии, которая не повреждает живые клетки.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2603.27554
Nonlinear amplification is a powerful technique for generating ultrashort laser pulses with high peak power in fiber systems. However, the diversity of nonlinear amplification approaches and their inherent complexities present significant challenges to achieving a unified understanding and further scaling of peak power and pulse energy while preserving ultrashort durations. Here, we report the results of a systematic optimization with respect to seed pulse duration that elucidates the dynamics of nonlinear amplification and allows identification of distinct propagation regimes. As part of this analysis, we identify a new regime, termed partial parabolic amplification, which achieves 50-fs pulse duration and yields higher peak power than any other nonlinear amplification regime known to date. An initial experimental demonstration of partial parabolic amplification produces 50-fs and 2.2-uJ pulses with a 25-um-core Yb fiber amplifier, corresponding to a 30-MW peak power. In contrast to other nonlinear amplification techniques, practical energy scaling beyond 10 uJ and 200 MW should be achievable with available gain fibers with larger mode areas, which would fill a gap in existing fiber laser capabilities that would directly impact material processing, nonlinear bio-imaging, and other applications.
50 фемтосекунд — это во столько раз короче секунды, во сколько секунда короче 600 миллионов лет.