Verander de pulssnelheid van desupersterke ultrakorte laser
Super-ultrakorte lasers verwijzen over het algemeen naar laserpulsen met pulsbreedtes van tientallen tot honderden femtoseconden, piekvermogens van terawatts en petawatts, en een gefocusseerde lichtintensiteit van meer dan 10¹⁸ W/cm². Super-ultrakorte lasers en de daaruit gegenereerde superstralingsbronnen en hoogenergetische deeltjesbronnen hebben een brede toepassingswaarde in vele fundamentele onderzoeksgebieden, zoals hoge-energie-fysica, deeltjesfysica, plasmafysica, kernfysica en astrofysica. De wetenschappelijke onderzoeksresultaten kunnen vervolgens ten dienste staan van relevante hightechindustrieën, de medische sector, milieu-energie en nationale defensie en veiligheid. Sinds de uitvinding van de chirped pulse amplification-technologie in 1985, de opkomst van 's werelds eerste beat watt-lasers,laserSinds de introductie van de 10-watt laser in 1996 en de voltooiing van 's werelds eerste 10-watt laser in 2017, lag de focus bij super-ultrakorte lasers in het verleden vooral op het bereiken van "het meest intense licht". Recent onderzoek heeft echter aangetoond dat, onder de voorwaarde dat de superlaserpulsen behouden blijven, een gecontroleerde pulstransmissiesnelheid in sommige fysieke toepassingen een verdubbeling van het resultaat met de helft van de inspanning mogelijk maakt. Dit zal naar verwachting de schaal van super-ultrakorte lasers verkleinen.laserapparatenmaar het effect ervan verbeteren in laserfysica-experimenten met hoge veldsterkte.
Vervorming van het pulsfront van een ultrasterke ultrakorte laser
Om het piekvermogen bij beperkte energie te verkrijgen, wordt de pulsbreedte gereduceerd tot 20-30 femtoseconden door de versterkingsbandbreedte te vergroten. De pulsenergie van de huidige 10-bits ultrakorte laser bedraagt ongeveer 300 joule, en de lage beschadigingsdrempel van het compressorrooster zorgt ervoor dat de bundelopening doorgaans groter is dan 300 mm. Een pulsbundel met een pulsbreedte van 20-30 femtoseconden en een opening van 300 mm is gevoelig voor spatiotemporele koppelingsvervorming, met name vervorming van het pulsfront. Figuur 1(a) toont de spatiotemporele scheiding van het pulsfront en het fasefront, veroorzaakt door de bundelroldispersie. Het pulsfront vertoont een "spatiotemporele kanteling" ten opzichte van het fasefront. 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 doelwit. Hierdoor wordt de intensiteit van het gefocusseerde licht sterk verminderd, wat niet bevorderlijk is voor de toepassing van super-ultrakorte lasers in een sterk veld.
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 ruimtetijd-lichtveld op het doelwit
Pulssnelheidsregeling van ultrasterkeultrakorte laser
Momenteel hebben Besselbundels, geproduceerd door conische superpositie van vlakke golven, hun toepassingswaarde bewezen in de laserfysica voor hoge veldsterkten. Als een conisch gesuperponeerde gepulseerde 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 of vertraagd subluminaal zijn. Zelfs de combinatie van een vervormbare spiegel en een fase-type ruimtelijke lichtmodulator kan een willekeurige spatio-temporele vorm van het pulsfront produceren, en daarmee een willekeurig regelbare transmissiesnelheid genereren. Het bovenstaande fysische effect en de bijbehorende modulatietechnologie kunnen de "vervorming" van het pulsfront omzetten in "controle" van het pulsfront, en zo het doel bereiken om de transmissiesnelheid van ultrasterke ultrakorte lasers te moduleren.
FIG. 2 De (a) constante sneller-dan-licht, (b) constante sublicht, (c) versnelde sneller-dan-licht en (d) vertraagde sublicht lichtpulsen die door superpositie worden gegenereerd, bevinden zich in het geometrische middelpunt van het superpositiegebied.
Hoewel de ontdekking van pulsfrontvervorming eerder plaatsvond dan die van super-ultrakorte lasers, heeft het onderwerp al lange tijd, parallel aan de ontwikkeling van super-ultrakorte lasers, veel aandacht gekregen. Lange tijd stond deze vervorming de realisatie van het kerndoel van super-ultrakorte lasers – ultrahoge focusseerbaarheid van het licht – in de weg, en onderzoekers hebben zich daarom ingespannen om verschillende vormen van pulsfrontvervorming te onderdrukken of te elimineren. Nu de term "pulsfrontvervorming" is geëvolueerd naar "pulsfrontcontrole", is het mogelijk geworden de transmissiesnelheid van super-ultrakorte lasers te reguleren, wat nieuwe mogelijkheden biedt voor de toepassing van super-ultrakorte lasers in de laserfysica met hoge veldsterkte.
Geplaatst op: 13 mei 2024