Verander de pulssnelheid van desupersterke ultrakorte laser
Super-ultrakorte lasers verwijzen doorgaans naar laserpulsen met een pulsbreedte van tientallen en honderden femtoseconden, een piekvermogen van terawatt en petawatt, en een gefocusseerde lichtintensiteit van meer dan 1018 W/cm². Super-ultrakorte lasers en de gegenereerde superstralingsbron en hoogenergetische deeltjesbron hebben een breed scala aan toepassingsmogelijkheden in vele fundamentele onderzoeksrichtingen, zoals hoge-energiefysica, deeltjesfysica, plasmafysica, kernfysica en astrofysica. De resultaten van wetenschappelijk onderzoek kunnen vervolgens worden gebruikt in de relevante hightechindustrieën, de gezondheidszorg, milieu-energie en nationale defensieveiligheid. Sinds de uitvinding van de chirped-pulsversterkingstechnologie in 1985, de opkomst van 's werelds eerste beatwatt-technologie,laserin 1996 en de voltooiing van 's werelds eerste 10-beat watt laser in 2017, lag de focus van super-ultrakorte lasers in het verleden vooral op het bereiken van het "meest intense licht". Studies van de afgelopen jaren hebben aangetoond dat, onder de voorwaarde van het handhaven van superlaserpulsen, indien de pulstransmissiesnelheid van super-ultrakorte lasers kan worden gecontroleerd, dit in sommige fysieke toepassingen het dubbele resultaat kan opleveren met de helft van de inspanning. Dit zal naar verwachting de omvang van super-ultrakorte lasers verminderen.laserapparaten, maar het effect ervan in natuurkundige experimenten met lasers met een hoog veld verbeteren.
Vervorming van het pulsfront van een ultrasterke ultrakorte laser
Om het piekvermogen bij beperkte energie te verkrijgen, wordt de pulsbreedte teruggebracht tot 20 tot 30 femtoseconden door de versterkingsbandbreedte te vergroten. De pulsenergie van de huidige ultrakorte laser van 10 watt is ongeveer 300 joule, en de lage schadedrempel van het compressorrooster maakt de straalopening over het algemeen groter dan 300 mm. De pulsbundel met een pulsbreedte van 20 tot 30 femtoseconden en een opening van 300 mm is gemakkelijk te verdragen door spatiotemporele koppelingsvervorming, met name de vervorming van het pulsfront. Figuur 1 (a) toont de spatiotemporele scheiding van het pulsfront en het fasefront, veroorzaakt door de bundelrolverspreiding, waarbij de eerste een "spatiotemporele kanteling" vertoont ten opzichte van de laatste. De andere is de complexere "kromming van de ruimtetijd" veroorzaakt door het lenssysteem. Figuur 1 (b) toont de effecten van een ideaal pulsfront, een hellend pulsfront en een gebogen pulsfront op de spatiotemporele vervorming van het lichtveld op het doel. Hierdoor wordt de intensiteit van het geconcentreerde licht sterk verminderd, wat niet bevorderlijk is voor de krachtige veldtoepassing van de super-ultrakorte laser.
FIG. 1 (a) de kanteling van het pulsfront veroorzaakt door het prisma en het rooster, en (b) het effect van de vervorming van het pulsfront op het ruimte-tijd lichtveld op het doel
Pulssnelheidsregeling van ultrasterkultrakorte laser
Bessel-bundels, geproduceerd door conische superpositie van vlakke golven, blijken momenteel toepasbaar in de hoogveldlaserfysica. Als een conisch gesuperponeerde gepulste bundel een axiaal symmetrische pulsfrontverdeling heeft, kan de geometrische centrumintensiteit van het gegenereerde röntgengolfpakket, zoals weergegeven in Figuur 2, constant superluminaal, constant subluminaal, versneld superluminaal en vertraagd subluminaal zijn. Zelfs de combinatie van een vervormbare spiegel en een fasetype ruimtelijke lichtmodulator kan een willekeurige spatiotemporele vorm van het pulsfront produceren en vervolgens een willekeurig regelbare transmissiesnelheid. Het bovengenoemde fysische effect en de bijbehorende modulatietechnologie kunnen de "vervorming" van het pulsfront omzetten in "controle" van het pulsfront en vervolgens het doel van het moduleren van de transmissiesnelheid van een ultrasterke ultrakorte laser realiseren.
FIG. 2 De (a) constante sneller-dan-het-licht-, (b) constante sublicht-, (c) versnelde sneller-dan-het-licht- en (d) vertraagde sublicht-lichtpulsen die door superpositie worden gegenereerd, bevinden zich in het geometrische centrum van het superpositiegebied
Hoewel de ontdekking van pulsfrontvervorming vóór de super-ultrakorte laser plaatsvond, is er al veel aandacht voor geweest, samen met de ontwikkeling van super-ultrakorte lasers. Lange tijd was dit niet bevorderlijk voor de realisatie van het hoofddoel van super-ultrakorte lasers – een ultrahoge focusserende lichtintensiteit – en onderzoekers hebben gewerkt aan het onderdrukken of elimineren van verschillende pulsfrontvervormingen. Nu de "pulsfrontvervorming" zich heeft ontwikkeld tot "pulsfrontcontrole", heeft dit geleid tot regulering van de transmissiesnelheid van super-ultrakorte lasers, wat nieuwe mogelijkheden en mogelijkheden biedt voor de toepassing van super-ultrakorte lasers in de hoogveldlaserfysica.
Geplaatst op: 13 mei 2024