Как длинный лазерный импульс сжали в сверхкороткую молнию

Оригинал: "Sub-2-Cycle, Terawatt Pulses via Double-Stage Multi-Pass Cell Compression of an Yb Laser"
arXiv:2609.04989v1 · 2026-09-04 · CC BY 4.0 · 1 мин
Свет прогоняют через газ дважды, и он становится в 65 раз короче и в сотни раз мощнее.

Когда кузнец раздувает мехи, воздух выходит сильной струёй. Со светом можно сделать похоже: взять длинный лазерный импульс и сжать его, чтобы он стал короче и мощнее. Учёные во Франции сжали импульс лазера на иттербии в 65 раз. Из 400 фемтосекунд он превратился в 6,2 фемтосекунды, а его мощность выросла до 1,4 тераватта.

За 6,2 фемтосекунды свет проходит всего 1,86 микрометра. Это меньше толщины человеческого волоса.

Как это работает? Сначала лазерный луч много раз прогоняют через камеру с аргоном. Газ расширяет спектр света: в нём появляются новые цвета. Потом специальные зеркала выравнивают эти цвета, и импульс сжимается. То же самое повторяют ещё раз с гелием. Энергия почти не теряется: в конце остаётся 12,5 миллиджоуля из 18.

Такой короткий и мощный импульс нужен, чтобы разгонять электроны в плазме. Обычные ускорители огромные, а лазерный может поместиться на столе. Это пригодится в медицине и в проверке материалов на прочность.

Импульс длительностью 6,2 фемтосекунды настолько короток, что за это время свет проходит всего 1,86 микрометра — меньше толщины человеческого волоса.

a_0 = 0.85 \sqrt{I[10^{18} \text{ Вт/см}^2] \lambda^2[\text{мкм}]}
Безразмерная амплитуда поля лазера, определяющая режим взаимодействия с плазмой; при a0 > 1 электроны становятся релятивистскими.
C = 0.59B + 1
Эмпирическая формула, связывающая фактор компрессии C с накопленным нелинейным набегом фазы B; для C=65 требуется B≈100 рад.
Понятия
ультракороткий импульс аттосекундный лазер мощность лазера