Лазер «оживает»: ученые запечатлели рождение сверхбыстрых лазерных импульсов

Специалистам удалось по-новому взглянуть на процессы формирования световых импульсов в одном из наиболее продвинутых типов волоконных лазеров — осцилляторе Мамышева (Mamyshev oscillator, MO).

Осциллятор Мамышева уже давно используется в передовых технологических областях, в том числе, в оптической связи, метрологии частоты и микромеханической обработке материалов. В своей новой работе ученые из Хунаньского университета впервые детально описали динамику формирования гармонической синхронизации мод (Harmonic Mode-Locking, HML) в полностью волоконном MO с эрбиевым легированием.

Суть HML заключается в том, что в пределах одного оборота света в резонаторе формируется не один, а сразу несколько лазерных импульсов. Такой режим дает возможность значительно увеличить частоту повторения импульсов без ухудшения их стабильности и энергии. Однако до недавнего времени процессы, происходящие на начальном этапе формирования таких импульсов, оставались практически неизученными из-за чрезвычайной сложности экспериментального наблюдения.

С помощью современной техники дисперсионного преобразования Фурье с временным растяжением (TS-DFT) команда под руководством доктора Нина Ли смогла наблюдать в реальном времени спектральную эволюцию в резонаторе MO. Физики обнаружили, что устойчивое формирование гармонических импульсов в этом типе лазера происходит не за счет привычного эффекта расщепления одного импульса, как считалось ранее, а за счет усиления множества слабых импульсов-«зародышей», которые попадают в резонатор на начальном этапе работы.