تطوير مصادر الليزر
التضخيم البارامتري البصري للنبضات المزقزقة
OPCPA هي التقنية المتاحة الوحيدة التي تجمع القدرة الذروية والمتوسطة العالية مع مدة نبضة من بضعة دورات.
مقدمة المنتج
من CPA إلى OPCPA
لقد أحدثت تقنية تضخيم النبضة المُزاح ترددها (CPA) لليزرات عالية الطاقة، الحاصلة على جائزة نوبل عام 2018، ثورة في حقل علوم الليزر فائق القصر برمّته. وتستهدف تقنية تضخيم النبضة المُزاح ترددها (CPA) تعزيز قدرة النبضات فائقة القصر مع تجنّب التلف البصري للوسط الليزري. وهي اليوم مستخدمة على نطاق واسع في أنظمة مضخمات ليزر النبضات فائقة القصر الحديثة، سواء أكانت أنظمة ليزر مدمجة، مثل ليزرات CARBIDE وPHAROS، أم أنظمة ليزر كبيرة بقدرة ذروية من رتبة البيتاواط. غير أن تطبيقات علمية متعددة تتطلب نبضات عالية الشدة في نطاقات طيفية مختلفة، مما أدى إلى تطوير التضخيم البارامتري الضوئي للنبضة المُزاح ترددها (OPCPA).
كيف يُستخدم OPCPA
أُثبتت أول تجربة لإثبات المفهوم في تمديد النبضات المُزاحة التردد وتضخيمها وضغطها في مضخم بارامتري ضوئي (OPA) عام 1992 على يد مجموعة بحثية في Vilnius University بقيادة Prof. A. Piskarskas. وقد اقتُرح أن استخدام نبضات ضخ عالية الطاقة لتضخيم إشارات مُزاحة التردد وممدّدة في مضخم بارامتري ضوئي (OPA) سيتيح تعزيز قدرة نبضات الفمتوثانية حتى مستوى التيراواط. ومنذ ذلك الحين أصبح التضخيم البارامتري الضوئي للنبضة المُزاح ترددها (OPCPA) تقنية تضخيم معترفًا بها على نطاق واسع وسريعة التطور لتوليد نبضات فمتوثانية عالية القدرة، وبلغت الأنظمة الآن قدرات ذروية من رتبة البيتاواط. ولا تولّد تقنية التضخيم البارامتري الضوئي للنبضة المُزاح ترددها (OPCPA) نبضات فائقة القدرة فحسب، بل تولّد أيضًا نبضات بالغة القصر (بضع دورات)، حُصل عليها تجريبيًا في النطاقات الطيفية المرئية (VIS) وتحت الحمراء القريبة (NIR) وتحت الحمراء المتوسطة (MIR). وفي الوقت الحالي، يُعد التضخيم البارامتري الضوئي للنبضة المُزاح ترددها (OPCPA) تقنية الليزر الوحيدة التي توفّر في آن واحد قدرة ذروية ومتوسطة عالية، ومدة نبضة من بضع دورات، مما تتطلبه أكثر التطبيقات العلمية تشددًا.
ORPHEUS-OPCPA واجهة أمامية
بفضل نبضات خرج عالية التباين بطبيعتها، اعتُمدت أنظمة التضخيم البارامتري الضوئي للنبضة المُزاح ترددها (OPCPA) أيضًا واجهاتٍ أمامية في عدد من الليزرات فائقة الشدة، موفّرة مزايا معيّنة على تقنيات تحسين التباين الزمني الأخرى. ثم تُضخَّم النبضات ذات التباين العالي نسبيًا بعد المضخمات البارامترية الضوئية مزيدًا في مضخمات ليزر حتى طاقات فائقة. وبالاستفادة من استقرار ليزرات CARBIDE وPHAROS، يقدّم ORPHEUS-OPCPA نبضات بضع دورات مستقرة طور الحامل–الغلاف (CEP) في حزمة تضاهي في دمجها المضخمات البارامترية القياسية. ويمكن لـ ORPHEUS-OPCPA أيضًا أن يعمل مصدر بذرة لمضخمات أكبر، مقدّمًا نبضات خالية من الخلفية بعروض نطاق قريبة من دورة واحدة وتماسك طور طيفي ممتاز واستقرار طور الحامل–الغلاف (CEP).
SYLOS في ELI-ALPS
ومن أبرز تطبيقات التضخيم البارامتري الضوئي للنبضة المُزاح ترددها (OPCPA) ليزر الدورة الواحدة SYLOS في ELI-ALPS (Extreme Light Infrastructure Attosecond Light Pulse Source). ويقوم نظام الليزر SYLOS على أنظمة OPCPA تدفعها ليزر فمتوثانية PHAROS وليزر بيكوثانية. ويقضي مبدأ العمل بأن يضخ ليزر PHAROS مضخمَين بارامتريين ضوئيين (OPA) فمتوثانيين. فينتج المضخم البارامتري الضوئي الأول نبضة مستقرة طور الحامل–الغلاف (CEP) سلبيًا عند 1.3 µm لتوليد متصل ضوء أبيض مستقر طور الحامل–الغلاف (CEP). وفي الوقت نفسه يضخّم المضخم البارامتري الضوئي الثاني متصل الضوء الأبيض في النطاق الطيفي 700–1000 nm، موفّرًا نبضة بذرة عالية التباين لمراحل التضخيم البارامتري الضوئي للنبضة المُزاح ترددها (OPCPA) اللاحقة. وتُضغط النبضة، بعد تضخيمها إلى طاقة نبضة 50 mJ وتمركزها عند طول موجي 850 nm، في سلسلة من الكتل الزجاجية والمرايا المُزاحة التردد حتى مدة نبضة 10 fs. ويقدّم خلفه، نظام الليزر SYLOS 3، نبضات بنحو 120 mJ باستقرار طور الحامل–الغلاف (CEP) أقل من 250 mrad واستقرار طاقة النبضة أقل من 1%.
SYLOS 3
SYLOS 3 – نظام ليزر عالي الشدة.
أي نظام يُستخدم
لمثل أنظمة التضخيم البارامتري الضوئي للنبضة المُزاح ترددها (OPCPA) عالية الطاقة وما شابهها، يُرجى الرجوع إلى OPCPA-HE. وإذا كان المطلوب معدل تكرار عاليًا، يُرجى الرجوع إلى ORPHEUS-OPCPA.
