Измените скорость пульсасверхмощный ультракороткий лазер
Сверхкороткие лазеры обычно относятся к лазерным импульсам с длительностью импульса в десятки и сотни фемтосекунд, пиковой мощностью в тераватты и петаватты, а их сфокусированная интенсивность света превышает 1018 Вт/см2. Сверхкороткий лазер и его источник сверхкороткого излучения и источник частиц высокой энергии имеют широкий спектр применения во многих основных направлениях исследований, таких как физика высоких энергий, физика элементарных частиц, физика плазмы, ядерная физика и астрофизика, а вывод результатов научных исследований может затем служить соответствующим высокотехнологичным отраслям, медицинскому здравоохранению, экологической энергетике и национальной оборонной безопасности. С момента изобретения технологии усиления чирпированных импульсов в 1985 году, появление первого в мире бит-ваттноголазерв 1996 году и завершение первого в мире 10-ваттного лазера в 2017 году, фокус супер-ультракороткого лазера в прошлом был в основном направлен на достижение «самого интенсивного света». В последние годы исследования показали, что при условии поддержания супер-лазерных импульсов, если скорость передачи импульса супер-ультракороткого лазера может контролироваться, это может принести в два раза больший результат с половиной усилий в некоторых физических приложениях, что, как ожидается, уменьшит масштаб супер-ультракороткихлазерные устройства, но улучшить его эффект в экспериментах по физике сильного лазерного поля.
Искажение фронта импульса сверхмощного ультракороткого лазера
Для получения пиковой мощности при ограниченной энергии ширина импульса уменьшается до 20~30 фемтосекунд за счет увеличения полосы усиления. Энергия импульса текущего 10-ваттного ультракороткого лазера составляет около 300 джоулей, а низкий порог повреждения решетки компрессора делает апертуру луча в целом больше 300 мм. Импульсный луч с шириной импульса 20~30 фемтосекунд и апертурой 300 мм легко переносит искажение пространственно-временной связи, особенно искажение фронта импульса. На рисунке 1 (а) показано пространственно-временное разделение фронта импульса и фазового фронта, вызванное дисперсией роли пучка, а первый показывает «пространственно-временной наклон» относительно второго. Другой — более сложная «кривизна пространства-времени», вызванная системой линз. На рисунке 1 (б) показано влияние идеального фронта импульса, наклонного фронта импульса и изогнутого фронта импульса на пространственно-временное искажение светового поля на цели. В результате интенсивность сфокусированного света значительно снижается, что не способствует применению сильного поля сверхкороткого лазера.
Рис. 1 (а) наклон фронта импульса, вызванный призмой и решеткой, и (б) влияние искажения фронта импульса на пространственно-временное световое поле на мишени
Контроль скорости импульса сверхсильногоультракороткий лазер
В настоящее время пучки Бесселя, полученные путем конической суперпозиции плоских волн, показали прикладную ценность в физике лазеров с высоким полем. Если конически наложенный импульсный пучок имеет осесимметричное распределение фронта импульса, то интенсивность геометрического центра сгенерированного пакета рентгеновских волн, как показано на рисунке 2, может быть постоянной сверхсветовой, постоянной субсветовой, ускоренной сверхсветовой и замедленной субсветовой. Даже сочетание деформируемого зеркала и пространственного модулятора света фазового типа может создавать произвольную пространственно-временную форму фронта импульса, а затем создавать произвольную контролируемую скорость передачи. Вышеуказанный физический эффект и его технология модуляции могут преобразовать «искажение» фронта импульса в «управление» фронтом импульса, а затем реализовать цель модуляции скорости передачи сверхмощного сверхкороткого лазера.
РИС. 2 (a) постоянный сверхсветовой, (b) постоянный субсветовой, (c) ускоренный сверхсветовой и (d) замедленный субсветовой световые импульсы, генерируемые суперпозицией, расположены в геометрическом центре области суперпозиции
Хотя открытие искажения фронта импульса произошло раньше, чем открытие сверхкороткого лазера, оно широко обсуждалось вместе с разработкой сверхкороткого лазера. Долгое время это не способствовало реализации основной цели сверхкороткого лазера – сверхвысокой интенсивности фокусирующего света, и исследователи работали над подавлением или устранением различных искажений фронта импульса. Сегодня, когда «искажение фронта импульса» превратилось в «управление фронтом импульса», оно достигло регулирования скорости передачи сверхкороткого лазера, предоставляя новые средства и новые возможности для применения сверхкороткого лазера в физике сильнопольных лазеров.
Время публикации: 13 мая 2024 г.