Измените частоту пульсасверхмощный ультракороткий лазер
Суперультракороткие 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. Суперультракороткие лазеры, а также генерируемые ими источники суперизлучения и высокоэнергетические источники частиц имеют широкий спектр применения во многих фундаментальных исследовательских направлениях, таких как физика высоких энергий, физика элементарных частиц, физика плазмы, ядерная физика и астрофизика. Результаты научных исследований могут быть использованы в соответствующих высокотехнологичных отраслях, таких как медицина, экологическая энергетика и национальная оборонная безопасность. С момента изобретения технологии усиления чирпированных импульсов в 1985 году, появление первого в мире би-ваттного лазералазерВ 1996 году и с завершением создания первого в мире 10-ваттного лазера в 2017 году, сверхкороткие лазеры в прошлом были в первую очередь ориентированы на достижение «максимальной интенсивности света». Исследования последних лет показали, что при условии поддержания импульсов суперлазерного излучения, если скорость передачи импульсов суперкороткого лазера можно контролировать, это может дать вдвое больший результат при вдвое меньших затратах в некоторых физических приложениях, что, как ожидается, уменьшит масштабы сверхкоротких лазеров.лазерные устройства, но улучшить его эффект в экспериментах по физике сильного лазерного поля.
Искажение фронта импульса сверхмощного ультракороткого лазера
Для достижения пиковой мощности при ограниченной энергии длительность импульса уменьшается до 20–30 фемтосекунд за счёт расширения полосы усиления. Энергия импульса современного 10-ваттного ультракоротковолнового лазера составляет около 300 джоулей, а низкий порог повреждения решётки компрессора делает апертуру пучка обычно более 300 мм. Импульсный пучок с длительностью импульса 20–30 фемтосекунд и апертурой 300 мм легко подвергается искажениям пространственно-временной связи, особенно искажениям фронта импульса. На рисунке 1 (а) показано пространственно-временное разделение фронта импульса и фазового фронта, вызванное дисперсией роли пучка, причём первый демонстрирует «пространственно-временной наклон» относительно второго. Другой представляет собой более сложную «кривизну пространства-времени», вызванную 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 существенно 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, продемонстрировали свою практическую ценность в физике лазеров с сильным полем. Если конически наложенный импульсный пучок имеет осесимметричное распределение фронта импульса, то интенсивность в геометрическом центре сгенерированного пакета рентгеновских волн, как показано на рисунке 2, может быть постоянной сверхсветовой, постоянной досветовой, ускоренной сверхсветовой и замедленной досветовой. Даже комбинация деформируемого зеркала и пространственного модулятора света фазового типа может создавать произвольную пространственно-временную форму фронта импульса, а затем создавать произвольную управляемую 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 ультракороткого лазера.
РИС. 2 (а) постоянный сверхсветовой, (б) постоянный досветовой, (в) ускоренный сверхсветовой и (г) замедленный досветовой световые импульсы, генерируемые суперпозицией, расположены в геометрическом центре области суперпозиции.
Хотя искажение фронта импульса было обнаружено раньше, чем сверхкороткие лазеры, оно вызвало широкий интерес одновременно с разработкой сверхкоротких лазеров. Долгое время это не способствовало достижению основной цели сверхкоротких лазеров – сверхвысокой фокусируемой интенсивности света, и исследователи работали над подавлением или устранением различных искажений фронта импульса. Сегодня, когда «искажение фронта импульса» превратилось в «управление фронтом импульса», удалось добиться регулирования скорости передачи сверхкоротких лазеров, что открывает новые возможности и возможности для применения сверхкоротких лазеров в физике сильнопольных лазеров.
Время публикации: 13 мая 2024 г.