Уникальный лазер для науки и медицины

Фемтосекундный лазер. Фото: academic.ru

Самая мощная в мире фемтосекундная лазерная установка заработала в Томске

Ярослав Рыбаков

20 марта, 2015 14:43

3 мин

Не все лазеры способны работать непрерывно, некоторые из них выдают лишь сверхкороткие импульсы длительностью менее одной триллионной доли секунды. Это вовсе не недостаток: такие лазерные системы активно используются и в гироскопах, и в телекоммуникациях, и в медицине, и в фундаментальных исследованиях — самые современные такие системы могут выдавать импульсы длительностью в несколько квадриллионных секунды — порядка фемтосекунд.

«В таких лазерах важна не столько средняя, сколько пиковая мощность, то есть — мощность отдельного импульса, — пояснил кандидат физических наук Дмитрий Фишман. — В современных системах она может достигать огромных величин, пускай и на очень краткое время. Зато такой уровень энергии позволяет проявляться многим эффектам, которые при обычных условиях остаются скрытыми. В этом основная ценность фемтосекундной спектроскопии для науки».

Именно такая лазерная система работает теперь и в томском Институте сильноточной электроники (ИСЭ) СО РАН. Огромная пиковая мощность в ней достигается за счет использования гибридной установки, соединяющей принципы работы твердотельного и газового лазеров. Первичный световой импульс генерируется в твердотельном стартовом комплексе на основе титана и самария, а затем многократно усиливается в активной газовой среде, содержащей фтор и ксенон.

Фемтосекундная лазерная система THL-100 была создана при поддержке специалистов московского Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и способна создавать импульсы длительностью всего 50 фемтосекунд, фокусируя луч в пучок диаметром 15 микрометров. По утверждению разработчиков, это мощнейший в мире фемтосекундный лазер, работающий в оптическом диапазоне излучения, в синей части видимого спектра: мощность импульса может достигать 14 ТВт.

На этой цифре томские ученые останавливаться не собираются — их цель в 100 ТВт заявлена уже в названии лазерной системы. Однако уже уровень в районе 30–50 ТВт позволит вести новые работы, такие как индуцирование рентгеновского лазерного излучения с уникальными характеристиками, позволяющими исследовать живые ткани, клетки и органеллы непосредственно в организме животного, растения или даже человека, получая их трехмерные изображения.

«Вообще, идея всей этой области состоит в том, чтобы создать лазер с как можно более мощными импульсами, — поясняет Дмитрий Фишман. — В этом случае энергия этих импульсов может быть использована для генерации электромагнитного излучения большой интенсивности в самых разных диапазонах, включая, потенциально, и рентгеновский. Еще ее можно использовать в качестве «оптического аналога» ускорителя частиц».

Действительно, еще одной сферой использования такой установки может стать ускорение частиц под действием «подгоняющих» их сверхмощных импульсов излучения. Расстояние, на которое будет путешествовать пучок таких разогнанных протонов или электронов, разумеется, не сравнится с многокилометровыми линейными, а тем более кольцевыми ускорителями. Однако для некоторых исследований этого более чем достаточно — бомбардировка протонами считается еще и весьма перспективным средством избирательного подавления раковых опухолей в организме больного.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе