На сегодняшний день учеными представлено огромное количество разных лазеров и способов увеличениях мощности их излучения. Обычно рабочей средой самых мощных лазеров являются твердотельные кристаллы, в основном кристаллы сапфира с примесью ионов титана. Усиление их мощности, как правило, происходит методом усиления чирпированных импульсов. Именно такую конструкцию имеют самые мощные лазеры в мире, в частности китайские установки SULF и CAEP-PW мощностью в несколько петаватт.
Физики из Томска улучшили работу лазерной системы THL-100 (Terawatt Hybrid Laser), которая сможет создавать импульсы видимого диапазона с мощностью около 100 ТВт. При этом первая версия установки мощностью в единицы тераватт была построена еще в 2008 году, к в 2012 году ее мощность увеличили до 14 ТВт, после чего — до 40 ТВт.
По-видимому, в пределах исходной концепции мы подошли к пределу возможностей. Дальнейшее повышение мощности излучения может быть связано с использованием более сложных систем компрессии лазерных импульсов на основе больших дифракционных решеток. Мы начали двигаться в этом направлении. Остановиться невозможно: коллеги из США недавно получили более 100 тераватт в твердотельной системе — правда, ценой больших энергозатрат. Теперь ответ за нами.
Сотрудник института Валерий Лосев
Система THL-100 состоит из двух основных компонентов: твердотельного титан-сапфирового лазера и газового фотодиссоционного усилителя. Длина волны лазера приходится на ближний инфракрасный диапазон, но эта установка генерирует вторую гармонику с длиной волны 475 нм. Ученым удалось увеличить энергию выходных импульсов с 0,7 до 1,2 Дж, а продолжительность была сокращена с 50 до 30 фс. Также были улучшены другие характеристики лазера, такие как однородность пучка.