Ученые нашли способ обойти фундаментальный барьер нелинейной оптики, используя квантовую природу света. Рассказываем, как яркий сжатый вакуум позволил усилить нелинейный отклик в 20 раз без увеличения мощности лазера и какие перспективы это открывает.
Нелинейное взаимодействие света и материи лежит в основе самых мощных оптических технологий, но его развитие десятилетиями упиралось в фундаментальный барьер: чем мощнее лазер, тем выше риск разрушить материал, с которым он взаимодействует. Теперь команда физиков из Восточно-китайского педагогического университета нашла способ обойти эту проблему, используя квантовую природу самого света. Результаты эксперимента открывают путь к новому поколению сверхточных приборов, пишет Phys.org.
Обычные оптические процессы линейны: атом поглощает фотоны по одному, и отклик пропорционален яркости. Нелинейные эффекты, требующие одновременного поглощения множества фотонов, гораздо полезнее, но для их запуска нужны колоссальные мощности, губительные для образцов.
Для решения этой проблемы команда под руководством Цзянь У обратилась к яркому сжатому вакууму (BSV). В отличие от предсказуемого потока фотонов в обычном лазере, состояние BSV характеризуется резкими колебаниями их количества. Это означает, что даже при умеренной средней мощности импульс BSV может генерировать кратковременные, но колоссальные всплески плотности фотонов, достаточные для запуска нелинейных процессов.
Чтобы проверить концепцию, ученые использовали процесс туннельной ионизации, при котором мощное световое поле «вырывает» электрон из атома натрия. Измерив энергию высвободившихся электронов, исследователи обнаружили поразительный результат: импульс BSV со средней энергией всего 300 наноджоулей производил тот же нелинейный эффект, что и обычный лазерный импульс.
Источник: hi-tech.mail.ru