Променете скоростта на импулсите насвръхсилен ултракъс лазер
Свръхултракъсите лазери обикновено се отнасят до лазерни импулси с ширина на импулса от десетки и стотици фемтосекунди, пикова мощност от теравати и петавати, а фокусираният им интензитет на светлината надвишава 1018 W/cm2. Свръхултракъсите лазери и генерираният от тях суперлъчев източник и източник на високоенергийни частици имат широк спектър от приложна стойност в много фундаментални изследователски направления, като физика на високите енергии, физика на елементарните частици, физика на плазмата, ядрена физика и астрофизика, а резултатите от научните изследвания могат да обслужват съответните високотехнологични индустрии, медицинското здравеопазване, екологичната енергия и националната отбранителна сигурност. След изобретяването на технологията за усилване на чирпирани импулси през 1985 г., появата на първия в света бийтватов лазер...лазерпрез 1996 г. и завършването на първия в света 10-ватов лазер през 2017 г., фокусът на свръхултракъсите лазери в миналото е бил главно върху постигането на „най-интензивната светлина“. През последните години проучванията показват, че при условие на поддържане на свръхлазерни импулси, ако скоростта на предаване на импулсите на свръхултракъсия лазер може да се контролира, това може да доведе до двойно по-добър резултат с наполовина по-малко усилия в някои физически приложения, което се очаква да намали мащаба на свръхултракъсите лазери.лазерни устройства, но подобряват ефекта му в експерименти с лазерна физика с високо поле.
Изкривяване на импулсния фронт на ултрасилен ултракъс лазер
За да се получи пикова мощност при ограничена енергия, ширината на импулса се намалява до 20~30 фемтосекунди чрез разширяване на честотната лента на усилване. Енергията на импулса на настоящия 10-ватов ултракъс лазер е около 300 джаула, а ниският праг на повреда на компресорната решетка прави апертурата на лъча обикновено по-голяма от 300 мм. Импулсният лъч с ширина на импулса 20~30 фемтосекунди и апертура 300 мм лесно понася пространствено-времевото изкривяване на свързването, особено изкривяването на импулсния фронт. Фигура 1 (а) показва пространствено-времевото разделяне на импулсния фронт и фазовия фронт, причинено от дисперсията на ролите на лъча, като първият показва „пространствено-времеви наклон“ спрямо втория. Другото е по-сложната „кривина на пространство-времето“, причинена от системата от лещи. Фиг. 1 (б) показва ефектите на идеалния импулсен фронт, наклонения импулсен фронт и огънатия импулсен фронт върху пространствено-времевото изкривяване на светлинното поле върху целта. В резултат на това, интензитетът на фокусираната светлина е значително намален, което не е благоприятно за прилагането на силно поле на супер ултракъс лазер.
ФИГ. 1 (а) наклонът на импулсния фронт, причинен от призмата и решетката, и (б) ефектът от изкривяването на импулсния фронт върху пространствено-времевото светлинно поле върху целта
Контрол на скоростта на импулсите на ултра-силниултракъс лазер
Понастоящем, беселови лъчи, получени чрез конично суперпозиция на плоски вълни, са показали приложна стойност във физиката на лазерите с високо поле. Ако конично суперпониран импулсен лъч има осесиметрично разпределение на импулсния фронт, тогава интензитетът на геометричния център на генерирания рентгенов вълнов пакет, както е показано на Фигура 2, може да бъде постоянен свръхсветлинен, постоянен субсветлинен, ускорен свръхсветлинен и забавен субсветлинен. Дори комбинацията от деформируемо огледало и фазов пространствен светлинен модулатор може да генерира произволна пространствено-времева форма на импулсния фронт и след това да доведе до произволна контролируема скорост на предаване. Горният физически ефект и неговата модулационна технология могат да трансформират „изкривяването“ на импулсния фронт в „контрол“ на импулсния фронт и след това да реализират целта на модулиране на скоростта на предаване на ултра-силен ултракъс лазер.
ФИГ. 2. (a) постоянните, по-бързи от светлината, (b) постоянните, (c) ускорените, по-бързи от светлината, и (d) забавените, по-бързи от светлината, светлинни импулси, генерирани от суперпозицията, са разположени в геометричния център на областта на суперпозицията.
Въпреки че откриването на изкривяването на импулсния фронт е по-ранно от това на свръхултракъсите лазери, то е обект на широка гледна точка заедно с разработването на свръхултракъси лазери. Дълго време то не е благоприятствало реализирането на основната цел на свръхултракъсите лазери – ултрависок фокусиращ интензитет на светлината, и изследователите са работили за потискане или елиминиране на различни изкривявания на импулсния фронт. Днес, когато „изкривяването на импулсния фронт“ се е превърнало в „контрол на импулсния фронт“, е постигнато регулиране на скоростта на предаване на свръхултракъсите лазери, предоставяйки нови средства и нови възможности за приложението на свръхултракъсите лазери във физиката на лазерите с високо поле.
Време на публикуване: 13 май 2024 г.