1
УДК 53.083.91+53.082.54;621.373.8;533.9…15
О разработке и создании фемтосекундного
лазерного модуля кластера «Фемтолаб МГТУ»
© Е.Ю. Локтионов, А.В. Павлов, Н.А. Пасечников, Ю.С. Протасов,
Ю.Ю. Протасов, В.Д. Телех
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, Россия
Сообщается о создании в учебно-научном центре «Фотонная энергетика» фемто-
секундного лазерного модуля кластера «Фемтолаб МГТУ». Назначение модуля —
экспериментальные исследования многофакторных оптических, теплофизических,
газодинамических, переносных процессов и характеристик активных сред фотон-
ных энергетических установок и их конструкционных материалов в газовакуумных
условиях при воздействии на конденсированные, газовые, плазменные среды интен-
сивного лазерного излучения ультракороткой длительности в широком диапазоне
изменения спектрально-энергетических и динамических параметров воздействия.
Ключевые слова:
фемтосекундный лазер, лазерно-индуцированные процессы, взаи-
модействие излучения с веществом, ультракороткие импульсы лазерного излуче-
ния, лазерная плазма, импульсы фемтосекундной длительности, диагностические
методы.
О генерации ультракоротких импульсов лазерного излуче-
ния.
С момента создания первых лазеров одной из важнейших задач
квантовой электроники было и остается увеличение пиковой мощ-
ности лазерного излучения. Само понятие «высокая пиковая мощ-
ность» постоянно меняется, и сегодня речь идет о мощности ~1 ПВт
(10
15
Вт) [1]. Ключевой вехой, позволившей достичь такой мощности,
стало изобретение в 1985 г. принципа усиления чирпированных
(растянутых во времени частотно-модулированных) импульсов (СРА
— chirped pulse amplification), заключающегося в том, что перед уси-
лением фемтосекундный лазерный импульс растягивается до дли-
тельности порядка 1 нс, что уменьшает его мощность и позволяет
усилить его до большой энергии без самофокусировки и пробоя,
а затем сжимается до исходной длительности с помощью дифракци-
онных решеток, имеющих высокий порог пробоя, так как свет только
отражается от них, а не проходит внутрь. Принцип СРА так или ина-
че используется в большинстве лазеров мощностью 1 ТВт и более. В
последнее время дополнительно стали применять оптическое пара-
метрическое усиление (OPCPA — optical parametrical chirped pulsed
amplification) с использованием нелинейных кристаллов (BBO, KDP,
DKDP) [2] и обратное рамановское рассеяние [3].
Ни один из существующих на данный момент методов компрес-
сии не может быть использован в одиночку для усиления и сжатия
импульсов с энергией свыше 10 кДж (преимущественно из-за необ-
ходимости изготовления слишком больших оптических элементов,
