Endre pulshastigheten tilsupersterk ultrakort laser
Super ultrakorte lasere refererer vanligvis til laserpulser med pulsbredder på titalls og hundrevis av femtosekunder, toppeffekt på terawatt og petawatt, og deres fokuserte lysintensitet overstiger 1018 W/cm2. Super ultrakorte lasere og dens genererte superstrålingskilde og høyenergipartikkelkilde har et bredt spekter av anvendelsesverdi i mange grunnleggende forskningsretninger som høyenergifysikk, partikkelfysikk, plasmafysikk, kjernefysikk og astrofysikk, og resultatet av vitenskapelige forskningsresultater kan deretter tjene relevante høyteknologiske industrier, medisinsk helse, miljøenergi og nasjonal forsvarssikkerhet. Siden oppfinnelsen av chirped pulse amplification-teknologi i 1985, har fremveksten av verdens første beat watt-laserlaseri 1996 og ferdigstillelsen av verdens første 10-takts wattlaser i 2017, har fokuset for super ultrakort laser tidligere hovedsakelig vært å oppnå det "mest intense lyset". I de senere år har studier vist at under forutsetning av å opprettholde superlaserpulser, hvis pulsoverføringshastigheten til super ultrakort laser kan kontrolleres, kan det gi dobbelt så mye resultat med halvparten så mye innsats i noen fysiske applikasjoner, noe som forventes å redusere omfanget av super ultrakort laser.laserenheter, men forbedrer effekten i høyfelts laserfysikkeksperimenter.
Forvrengning av pulsfronten til en ultrasterk ultrakort laser
For å oppnå toppeffekt under begrenset energi reduseres pulsbredden til 20~30 femtosekunder ved å forstørre forsterkningsbåndbredden. Pulsenergien til den nåværende 10-nebb-watt ultrakorte laseren er omtrent 300 joule, og den lave skadeterskelen til kompressorgitteret gjør at strålens åpning generelt er større enn 300 mm. Pulsstrålen med en pulsbredde på 20~30 femtosekunder og en åpning på 300 mm tåler lett den spatiotemporale koblingsforvrengningen, spesielt forvrengningen av pulsfronten. Figur 1 (a) viser den spatiotemporale separasjonen av pulsfronten og fasefronten forårsaket av strålens rolledispersjon, og førstnevnte viser en "spatiotemporal helning" i forhold til sistnevnte. Den andre er den mer komplekse "romtidskrumningen" forårsaket av linsesystemet. FIG. 1 (b) viser effektene av ideell pulsfront, skråstilt pulsfront og bøyd pulsfront på den spatiotemporale forvrengningen av lysfeltet på målet. Som et resultat reduseres den fokuserte lysintensiteten kraftig, noe som ikke bidrar til den sterke feltanvendelsen av super ultrakort laser.
FIG. 1 (a) helningen av pulsfronten forårsaket av prismet og gitteret, og (b) effekten av forvrengningen av pulsfronten på romtidslysfeltet på målet
Pulshastighetskontroll av ultrasterkultrakort laser
For tiden har Bessel-stråler produsert ved konisk superposisjon av plane bølger vist seg nyttige i høyfeltlaserfysikk. Hvis en konisk overlagret pulsstråle har en aksesymmetrisk pulsfrontfordeling, kan den geometriske senterintensiteten til den genererte røntgenbølgepakken, som vist i figur 2, være konstant superluminal, konstant subluminal, akselerert superluminal og deselerert subluminal. Selv kombinasjonen av et deformerbart speil og en fasetype romlig lysmodulator kan produsere en vilkårlig romlig og tidsmessig form på pulsfronten, og deretter produsere en vilkårlig kontrollerbar overføringshastighet. Ovennevnte fysiske effekt og dens modulasjonsteknologi kan transformere "forvrengningen" av pulsfronten til "kontroll" av pulsfronten, og deretter realisere formålet med å modulere overføringshastigheten til en ultrasterk ultrakort laser.
FIG. 2 Lyspulsene (a) konstant raskere enn lyset, (b) konstant sublys, (c) akselerert raskere enn lyset og (d) deselerert sublys generert av superposisjon er plassert i det geometriske sentrum av superposisjonsområdet.
Selv om oppdagelsen av pulsfrontforvrengning er tidligere enn super ultrakort laser, har det vært mye fokus på utviklingen av super ultrakort laser. I lang tid har det ikke bidratt til å realisere kjernemålet med super ultrakort laser – ultrahøy fokuserende lysintensitet, og forskere har jobbet med å undertrykke eller eliminere ulike typer pulsfrontforvrengning. I dag, når «pulsfrontforvrengning» har utviklet seg til «pulsfrontkontroll», har det oppnådd regulering av overføringshastigheten til super ultrakort laser, noe som gir nye midler og muligheter for bruk av super ultrakort laser i høyfeltlaserfysikk.
Publiseringstid: 13. mai 2024