Ученые создали компактный лазер с рекордным КПД 80%

Исследователи из Штутгартского университета разработали компактную лазерную систему, которая демонстрирует рекордную эффективность генерации сверхкоротких световых импульсов.

Многопроходный оптический параметрический усилитель с лазерным лучом. Автор: J. Herbig, J. Thannheimer

Новая система, созданная в сотрудничестве со Stuttgart Instruments GmbH, более чем в два раза эффективнее предыдущих аналогов, занимает площадь в несколько квадратных сантиметров и состоит всего из пяти компонентов.

«С нашей новой системой мы можем достичь уровней эффективности, которые ранее были практически недостижимы», — говорит профессор Харальд Гиссен, руководитель 4-го физического института Штутгартского университета.

Эксперименты показали, что достижение 80% эффективности с короткоимпульсным лазером принципиально возможно. Для сравнения: современные технологии обеспечивают лишь около 35% эффективности.

Новый многопроходный подход

Ключевым нововведением стала многопроходная процедура, при которой световые импульсы многократно проходят через один короткий кристалл в оптическом параметрическом усилителе. Между проходами разделенные импульсы точно перестраиваются для сохранения синхронизации.

Многопроходный параметрический усилитель. Автор: Nature (2025)

«Наша многопроходная система демонстрирует, что чрезвычайно высокая эффективность не должна достигаться за счет ширины полосы», — объясняет доктор Тобиас Штайнле, ведущий автор исследования.

Система может генерировать импульсы короче 50 фемтосекунд и может быть адаптирована для различных диапазонов длин волн, кристаллических систем и длительностей импульсов. Перспективные области применения включают медицину, аналитику, газовую сенсорику и экологические исследования.

Исследование опубликовано в журнале Nature. Сверхкороткие лазерные импульсы используются для прецизионной обработки материалов, медицинской визуализации и квантовых исследований, позволяя концентрировать большое количество энергии на малой площади за чрезвычайно короткое время.