Muuta pulssin nopeuttasupervahva ultralyhyt laser
Superlyhyillä lasereilla tarkoitetaan yleensä laserpulsseja, joiden pulssinleveydet ovat kymmeniä ja satoja femtosekunteja, huipputeho terawatteja ja petawatteja ja joiden kohdennettu valon intensiteetti ylittää 1018 W/cm2. Superlyhyellä laserilla ja sen tuottamalla supersäteilylähteellä ja korkeaenergisellä hiukkaslähteellä on laaja sovellusalue monissa perustutkimuksen aloilla, kuten korkeaenergisessä fysiikassa, hiukkasfysiikassa, plasmafysiikassa, ydinfysiikassa ja astrofysiikassa. Tieteellisten tutkimustulosten tuotos voi sitten palvella asiaankuuluvia korkean teknologian teollisuudenaloja, terveydenhuoltoa, ympäristöä, energiaa ja maanpuolustusta. Siristettyjen pulssien vahvistustekniikan keksimisestä vuonna 1985 lähtien maailman ensimmäinen beat watti on syntynyt.laserVuonna 1996 ja maailman ensimmäisen 10-iskun wattilaserin valmistuttua vuonna 2017 superultralyhyiden lasereiden pääpaino on aiemmin ollut pääasiassa "intensiivisimmän valon" saavuttamisessa. Viime vuosina tutkimukset ovat osoittaneet, että superlaserpulssien ylläpidon edellytyksenä, jos superultralyhyen laserin pulssin lähetysnopeutta voidaan hallita, se voi joissakin fysikaalisissa sovelluksissa tuottaa kaksinkertaisen tuloksen puolella vaivalla, minkä odotetaan vähentävän superultralyhyiden lasereiden laajuutta.laserlaitteet, mutta parantaa sen vaikutusta korkeakenttälaserfysiikan kokeissa.
Erittäin voimakkaan ultralyhyen laserin pulssin etuosan vääristymä
Huipputehon saavuttamiseksi rajoitetulla energialla pulssinleveyttä lyhennetään 20–30 femtosekuntiin suurentamalla vahvistuskaistanleveyttä. Nykyisen 10-nokkaisen watin ultralyhyen laserin pulssienergia on noin 300 joulea, ja kompressorihilan alhainen vauriokynnys tekee säteen aukosta yleensä yli 300 mm:n. 20–30 femtosekunnin pulssinleveyden ja 300 mm:n aukon omaava pulssisäde kestää helposti spatiaali-ajallisen kytkentävääristymän, erityisesti pulssin rintaman vääristymän. Kuva 1 (a) esittää pulssin rintaman ja vaiherintaman spatiaali-ajallisen eron, joka johtuu säteen roolin hajonnasta, ja vaiherintama osoittaa "spatiaali-ajallista kallistusta" suhteessa jälkimmäiseen. Toinen on linssijärjestelmän aiheuttama monimutkaisempi "aika-avaruuden kaarevuus". Kuva 1 (b) esittää ideaalisen pulssin rintaman, kaltevan pulssin rintaman ja taivutetun pulssin rintaman vaikutukset valokentän spatiaali-ajalliseen vääristymään kohteessa. Tämän seurauksena fokusoidun valon intensiteetti pienenee huomattavasti, mikä ei edistä superlyhyen laserin voimakasta kenttäkäyttöä.
KUVA 1 (a) prisman ja hilan aiheuttama pulssinrintaman kallistuma ja (b) pulssinrintaman vääristymän vaikutus kohteen aika-avaruusvalokenttään
Erittäin vahvan pulssinopeuden säätöultralyhyt laser
Tällä hetkellä tasoaaltojen kartiomaisen superposition avulla tuotetut Bessel-säteet ovat osoittaneet sovellusarvoaan suurkenttälasereiden fysiikassa. Jos kartiomaisesti päällekkäin asetetun pulssisäteen pulssirintaman jakauma on aksiaalisymmetrinen, niin kuvassa 2 esitetyn generoidun röntgenaaltopaketin geometrinen keskiintensiteetti voi olla vakio superluminaalinen, vakio subluminaalinen, kiihtyvä superluminaalinen ja hidastettu subluminaalinen. Jopa deformoituvan peilin ja vaihetyyppisen spatiaalisen valomodulaattorin yhdistelmä voi tuottaa pulssin rintaman mielivaltaisen spatiaalisen ja ajallisen muodon ja sitten mielivaltaisen ohjattavan lähetysnopeuden. Edellä mainittu fysikaalinen ilmiö ja sen modulointitekniikka voivat muuttaa pulssin rintaman "vääristymän" pulssin rintaman "ohjaukseksi" ja siten toteuttaa erittäin voimakkaan ultralyhyen laserin lähetysnopeuden moduloinnin tarkoituksen.
KUVA 2. Superposition synnyttämät (a) vakiona valoa nopeammat, (b) vakiona valoa nopeammat, (c) kiihdytetyt valoa nopeammat ja (d) hidastetut valoa nopeammat valopulssit sijaitsevat superpositioalueen geometrisessa keskipisteessä.
Vaikka pulssin rintaman vääristymän keksiminen tapahtuu aikaisemmin kuin superultralyhyiden lasereiden keksiminen, se on herättänyt laajaa kiinnostusta superultralyhyiden lasereiden kehityksen ohella. Pitkään se ei ole edistänyt superultralyhyiden lasereiden ydintavoitteen – erittäin korkean fokusoivan valon intensiteetin – saavuttamista, ja tutkijat ovat pyrkineet tukahduttamaan tai poistamaan erilaisia pulssin rintaman vääristymiä. Nykyään, kun "pulssin rintaman vääristymästä" on kehittynyt "pulssin rintaman säätö", se on saavuttanut superultralyhyiden lasereiden lähetysnopeuden säätelyn, mikä tarjoaa uusia keinoja ja mahdollisuuksia superultralyhyiden lasereiden soveltamiseen suurkenttälaserfysiikassa.
Julkaisun aika: 13. toukokuuta 2024