Een team onder leiding van onderzoekers van het Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI), Laser-Laboratorium Göttingen (LLG) en Active Fiber Systems (AFS) hebben pulsen van meerdere millijoule en 3 cycli gegenereerd bij een gemiddeld vermogen van 318 W. Deze resultaten markeren een belangrijke mijlpaal in lasertechnologie met een paar cycli die de weg vrijmaakt voor industriële toepassingen. Het rapport verscheen in optiek als memorandum.

Extreem korte lichtpulsen die slechts enkele trillingen van het elektromagnetische veld bevatten, behoren tot de snelste gebeurtenissen die ooit door de mensheid zijn gemaakt. Hoewel de eerste pulsen van een paar cycli ongeveer 30 jaar geleden werden geproduceerd, ze konden alleen worden gebruikt in geavanceerde wetenschap, b.v. voor tijdsopgeloste studies of attoseconde pulsgeneratie. Om hun weg naar industriële toepassingen te vinden, een aantal grote uitdagingen moeten worden aangepakt, zoals turn-key bediening, en opschaling van energie en vermogen van de bronnen met een paar cycli.

de MBI, Wetenschappers van LLG en AFS volgden een nieuwe benadering door 300 fs lange pulsen direct te comprimeren uit een hoogenergetische, high-power lasersysteem voor de duur van een paar cycli. Dit vereist een 30-voudige compressie, wat pas recentelijk mogelijk is geworden door de introductie van de uitgerekte flexibele holle vezeltechnologie, die onbeperkte lengteschaalbaarheid biedt. In het onderzoek werd een coherent gecombineerde meerkanaals fiberlaser gebruikt als lichtbron die pulsen tot 10 mJ afleverde bij een gemiddeld vermogen van maximaal 1 kilowatt. Dit systeem is momenteel in ontwikkeling bij AFS voor de grote Europese laserfaciliteit ELI ALPS in Szeged, Hongarije. In de pulscompressie, er werd een 6 meter lange uitgerekte flexibele holle vezel gebruikt die samen door MBI en LLG werd ontwikkeld. Terwijl de pulsen zich voortplanten door argongas dat in de holle golfgeleider is gevuld, een niet-lineaire interactie genaamd zelffasemodulatie vindt plaats tussen het intense licht en de gasatomen, waardoor het spectrum breder wordt. De pulsen met een aanzienlijk verbreed spectrum kunnen vervolgens worden gecomprimeerd tot een kortere duur door hun spectrale fase te compenseren met een reeks getjilpte spiegels. Op deze manier slaagde het team erin om multi-mJ te genereren, 10 fs-pulsen met een herhalingsfrequentie van 100 kHz bij een gemiddeld vermogen van 318 W, dat is het hoogste gemiddelde vermogen van een laser met een paar cycli ooit bereikt.

Deze prestatie toont aan dat het gebruik van uitgerekte flexibele holle-kernvezeltechnologie high-power lasers van industriële kwaliteit in het regime van weinig cycli kan worden gebracht. Dit opent nieuwe mogelijkheden voor industriële toepassingen, zoals sterk geparallelliseerde materiaalverwerking.