Schimbați viteza pulsuluilaser ultra-puternic și ultra-scurt
Laserele super-ultra-scurte se referă în general la impulsuri laser cu lățimi ale impulsurilor de zeci și sute de femtosecunde, puteri de vârf de terawați și petawați, iar intensitatea luminii lor focalizate depășește 1018 W/cm2. Laserul super-ultra-scurt și sursa sa de super-radiații generată și sursa de particule de înaltă energie au o gamă largă de aplicații în multe direcții de cercetare fundamentală, cum ar fi fizica energiilor înalte, fizica particulelor, fizica plasmei, fizica nucleară și astrofizica, iar rezultatele cercetării științifice pot servi industriilor relevante de înaltă tehnologie, sănătății medicale, energiei de mediu și securității apărării naționale. De la inventarea tehnologiei de amplificare a impulsurilor cu ciripire în 1985, apariția primei unități de putere de amplificare a impulsurilor din lume...laserÎn 1996 și odată cu finalizarea primului laser de 10 wați din lume în 2017, accentul principal pus în trecut pe laserele super-ultra-scurte a fost obținerea „luminii celei mai intense”. În ultimii ani, studiile au arătat că, în condițiile menținerii impulsurilor super-laser, dacă viteza de transmisie a impulsurilor laserului super-ultra-scurt poate fi controlată, în unele aplicații fizice se poate obține un rezultat dublu cu jumătate din efort, ceea ce se așteaptă să reducă amploarea laserelor super-ultra-scurte.dispozitive laser, dar își îmbunătățește efectul în experimentele de fizică cu lasere în câmp înalt.
Distorsiunea frontului de impuls al unui laser ultra-puternic și ultra-scurt
Pentru a obține puterea de vârf în condiții de energie limitată, lățimea impulsului este redusă la 20~30 femtosecunde prin mărirea lățimii de bandă a câștigului. Energia impulsului laserului ultrascurt actual de 10 wați este de aproximativ 300 jouli, iar pragul scăzut de deteriorare al rețelei compresorului face ca apertura fasciculului să fie în general mai mare de 300 mm. Fasciculul de impulsuri cu lățime a impulsului de 20~30 femtosecunde și deschidere de 300 mm suportă cu ușurință distorsiunea de cuplare spatio-temporală, în special distorsiunea frontului impulsului. Figura 1 (a) prezintă separarea spatio-temporală a frontului impulsului și a frontului de fază cauzată de dispersia rolului fasciculului, iar primul prezintă o „înclinare spatio-temporală” față de cel de-al doilea. Cealaltă este „curbura spațiu-timpului” mai complexă cauzată de sistemul de lentile. FIG. 1 (b) prezintă efectele frontului ideal al impulsului, frontului înclinat al impulsului și frontului îndoit al impulsului asupra distorsiunii spatio-temporale a câmpului luminos pe țintă. Prin urmare, intensitatea luminii focalizate este redusă considerabil, ceea ce nu este propice aplicării în câmp puternic a laserului super ultrascurt.
FIG. 1 (a) înclinarea frontului impulsului cauzată de prismă și rețea de difracție și (b) efectul distorsiunii frontului impulsului asupra câmpului luminos spațio-temporal de pe țintă
Controlul vitezei impulsurilor ultra-puterniclaser ultrascurt
În prezent, fasciculele Bessel produse prin suprapunerea conică a undelor plane au demonstrat valoare aplicativă în fizica laserelor de câmp înalt. Dacă un fascicul pulsat suprapus conic are o distribuție axisimetrică a frontului impulsului, atunci intensitatea centrală geometrică a pachetului de unde de raze X generat, așa cum se arată în Figura 2, poate fi superluminală constantă, subluminală constantă, superluminală accelerată și subluminală decelerată. Chiar și combinația dintre oglinda deformabilă și modulatorul spațial de lumină de tip fază poate produce o formă spatio-temporală arbitrară a frontului impulsului și apoi poate produce o viteză de transmisie controlabilă arbitrară. Efectul fizic de mai sus și tehnologia sa de modulație pot transforma „distorsiunea” frontului impulsului în „control” al frontului impulsului și apoi pot realiza scopul de a modula viteza de transmisie a laserului ultra-puternic și ultra-scurt.
FIG. 2 Impulsurile de lumină (a) constantă mai rapidă decât lumina, (b) sublumină constantă, (c) accelerată mai rapidă decât lumina și (d) decelerată sublumină generate prin suprapunere sunt situate în centrul geometric al regiunii de suprapunere.
Deși descoperirea distorsiunii frontului impulsului este anterioară laserului super-ultra-scurt, aceasta a fost o preocupare largă odată cu dezvoltarea laserului super-ultra-scurt. Multă vreme, aceasta nu a contribuit la realizarea obiectivului principal al laserului super-ultra-scurt - intensitatea luminii de focalizare ultra-înaltă, iar cercetătorii au lucrat pentru a suprima sau elimina diverse distorsiuni ale frontului impulsului. Astăzi, când „distorsiunea frontului impulsului” s-a transformat în „controlul frontului impulsului”, s-a realizat reglarea vitezei de transmisie a laserului super-ultra-scurt, oferind noi mijloace și noi oportunități pentru aplicarea laserului super-ultra-scurt în fizica laserelor cu câmp înalt.
Data publicării: 13 mai 2024