Лазерная гибридная Ti : сапфир – KrF-система, генерирующая цуг субтераваттных УФ импульсов субпикосекундной длительности

На основе лазерной гибридной Ti : сапфир – KrF-системы ГАРПУН-МТВ исследованы различные многопроходные схемы усиления цугов ультракоротких импульсов (УКИ) субпикосекундной длительности. Показано, что при интервале следования УКИ 3–5 нс, превышающем время восстановления активной среды (~2 нс), усиление цуга происходит так же, как и одиночного УКИ. Это позволяет цугу эффективно извлекать энергию накачки из усилителя и суммировать энергии отдельных УКИ. Энергия цуга из четырех УКИ, полученная за четыре прохода через предусилитель и за два прохода через оконечный KrF-усилитель (схема 4 + 2), насыщалась на уровне 1.6 Дж и соответствовала максимальным пиковым мощностям УКИ примерно 0.6 ТВт. Энергия усиленного спонтанного излучения (УСИ), напротив, быстро возрастала при большой общей длине усиления L_eff ≈ 6 м и составляла около 50% от энергии УКИ. В схемах (4 + 1) и (2 + 2) энергия УКИ снижалась незначительно, до E_out = 1.3 и 1.2 Дж, а доля УСИ – до 10% и 3% соответственно. Самофокусировка УКИ приводила к множественной филаментации лазерного пучка и 200-кратному локальному увеличению интенсивности излучения в филаментах до ~2 × 10¹¹ Вт/см², при которой нелинейные потери в выходных окнах KrF-усилителя из CaF₂, обусловленные трехфотонным поглощением, нелинейным рассеянием и уширением спектра излучения до величины, превышающей ширину полосы усиления лазерного перехода KrF, становились основным фактором насыщения выходной энергии УКИ.