1 ZT 27 - Ultraszybkie techniki laserowe: metody wytwarzania

Dep. IX. Department of Photochemistry and Spectroscopy
1
ZT 27 - Ultraszybkie techniki laserowe: metody wytwarzania impulsów laserowych o dużych
mocach szczytowych; pomiary kinetyczne z wysoką czasową zdolnością rozdzielczą
Aktywność naukowa zespołu rozwija się w dwóch obszarach tematycznych:
opracowanie nowych technik doświadczalnych wykorzystujących ultraszybkie lasery
zastosowanie femtosekundowych impulsów laserowych w różnych obszarach nauki i
technologii, między innymi spektroskopii oraz obróbce materiałowej.
Góra: schemat wieloprzejściowego wzmacniacza parametrycznego (ang. OPCPA - Optical Parametric Chirped Pulse
Amplifier) zaprojektowanego I zbudowanego w naszym laboratorium. HWP – płytka półfalowa, P – polaryzator, T –
teleskop obrazowania sztafetowego, VT – próżniowy teleskop obrazowania sztafetowego, BBO1-4 – kryształy BBO.
Dół: przebieg wiązek w przedwzmacniaczu (po lewej) oraz pozycja wiązek wzmocnionych w stosunku do fluorescencji
parametrycznej wyprodukowanej wiązką pompującą (po prawej)
2
Dep. IX. Department of Photochemistry and Spectroscopy
Jako przykład naszych osiągnięć w obszarze nowych technik laserowych może służyć opracowany
przez nasz zespół nowatorski wieloprzejściowy system parametrycznego wzmacniania impulsów
laserowych. Przy użyciu standardowego nanosekundowego lasera Nd:YAG jesteśmy w stanie
wyprodukować impulsy laserowe o długości fali 800 nm i mocy szczytowej przekraczającej 2 TW.
Taka moc szczytowa umożliwia wytwarzanie impulsów attosekundowych, wysokich harmonicznych
oraz promieniowania rentgenowskiego. Jeszcze jednym przykładem zastosowania źródła laserowego
o wysokiej mocy szczytowej są kompaktowe laserowe akceleratory elektronów oraz protonów.
Innym przykładem naszej działalności w dziedzinie ultraszybkich technik laserowych może być
Femtosekundowy Spektrometr Fluorescencyjny, który został zaprojektowany oraz zbudowany przez
naszą grupę. Urządzenie składa się z kilohertzowego wzmacniacza regeneratywnego na szafirze, który
pompuje dwa przestrajalne źródła impulsów femtosekundowych (ang. Noncollinear Optical
Parametric Amplifier - NOPA) wytwarzające dwa synchroniczne impulsy służące, odpowiednio do
wzbudzania i bramkowania sygnału fluorescencji. Systemu detekcji fluorescencji z femtosekundową
rozdzielczością czasową oparliśmy na mieszaniu częstości w krysztale nieliniowym. Rozwiązania,
które zastosowaliśmy przy budowie spektrometru umożliwiają rejestracją czasowo-rozdzielczych
widm fluorescencji podczas pojedynczego skanu opóźnienia czasowego.
Femtosekundowy wzmacniacz regeneratywny o
dużej częstości repetycji.
Dep. IX. Department of Photochemistry and Spectroscopy
3
Czasowo-rozdzielczy spektrometr fluorescencyjny
Jednym z głównych kierunków w działalności naszej grupy jest zastosowanie źródeł impulsów
femtosekundowych w różnych obszarach nauki oraz technologii. Wspomniany spektrometr
fluorescencyjny jest używany podczas badań ultraszybkich procesów zachodzących w cząsteczkach i
systemach organicznych po wzbudzeniu impulsem światła. Obecnie jesteśmy zaangażowani w proces
budowy dwóch nowatorskich układów typu pompa-sonda do ultraszybkiej spektroskopii w obszarze
średniej podczerwieni oraz do pomiaru rozpraszania Ramana z femtosekundową zdolnością
rozdzielczą.
Przykładowy zanik czasowy fluorescencji cząsteczki tetrabutylu porficyny w tetrahydrofuranie.
Wspólnie z Instytutem Maszyn Przepływowych PAN im Szewalskiego realizujemy projekt
finansowany ze środków Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. Jego celem jest
opracowanie oraz budowa nowoczesnego stanowiska do mikroobróbki laserowej opartego na
femtosekundowym światłowodowym laserze o dużej częstości repetycji i dużej mocy średniej, który
został zbudowany w naszej grupie specjalnie dla tego projektu.
4
Dep. IX. Department of Photochemistry and Spectroscopy
Wizualizacja przedstawiająca głowicę mikroobrabiarki laserowej.