Ученые из Института общей физики им. А.П. Прохорова Российской академии наук, Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана и Харбинского политехнического университета (КНР) предложили генерировать когерентный суперконтинуум (излучение со сверхшироким спектром) на основе солитонных молекул. Об этом сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.
Солитонные молекулы — это устойчивые группы ультракоротких импульсов, которые движутся совместно и взаимодействуют как единое целое. Такие структуры позволяют формировать гребенчатый спектр излучения, содержащий узкие и равноотстоящие оптические линии. Эти линии охватывают диапазон от ближнего до среднего инфракрасного излучения. Как отметили в пресс-службе, подобные источники востребованы в прецизионной оптике, включая создание высокоточных лазеров, микрохирургию и оптические часы.
Обычно для генерации суперконтинуума используют дорогостоящие системы с высоконелинейными оптическими волокнами. В них мощные импульсы склонны распадаться, что нарушает когерентность и снижает качество излучения. Новый подход позволил избежать этого недостатка. Исследователи создали волоконный лазер на ионах эрбия, который генерирует устойчивые солитонные молекулы в диапазоне от трех до десяти импульсов. Длительность одного импульса составила 509 фемтосекунд, а интервал между ними — 2,64 пикосекунды.
В результате усиления в эрбиевом лазере ученые получили когерентное излучение в диапазоне 1400–1700 нм с мощностью 152 мВт. Это в три раза превышает показатели аналогичных систем, не прибегающих к использованию дополнительных нелинейных компонентов. При этом структура импульсов сохранилась без распада.
Технология генерации солитонных молекул в эрбиевых волоконных системах открывает новые перспективы для медицины и квантовых исследований. В медицинской сфере она позволит существенно улучшить качество томографических изображений живых тканей и усовершенствовать микрохирургические операции. В научных разработках технологию можно использовать для точной передачи информации, создания квантовых световых состояний и улучшения точности квантовых вычислений
Результаты исследования опубликованы в журнале Optics and Laser Technology.
Ранее Наука Mail писала, что ученые предложили единую теорию для калибровочных свобод.
