Ændr pulshastigheden påsuperstærk ultrakort laser
Super ultrakorte lasere refererer generelt til laserpulser med pulsbredder på tiere og hundreder af femtosekunder, peakeffekt på terawatt og petawatt, og deres fokuserede lysintensitet overstiger 1018 W/cm2. Super ultrakorte lasere og dens genererede superstrålingskilde og højenergipartikelkilde har en bred vifte af anvendelsesværdi i mange grundforskningsretninger såsom højenergifysik, partikelfysik, plasmafysik, kernefysik og astrofysik, og outputtet af videnskabelige forskningsresultater kan derefter tjene de relevante højteknologiske industrier, medicinsk sundhed, miljøenergi og national forsvarssikkerhed. Siden opfindelsen af chirped pulse amplification-teknologi i 1985 er fremkomsten af verdens første beat watt...laseri 1996 og færdiggørelsen af verdens første 10-takts watt laser i 2017, har fokus for super ultrakort laser tidligere primært været at opnå det "mest intense lys". I de senere år har undersøgelser vist, at under forudsætning af at opretholde superlaserpulser, hvis pulstransmissionshastigheden for super ultrakort laser kan kontrolleres, kan det give dobbelt så mange resultater med halvdelen af indsatsen i nogle fysiske anvendelser, hvilket forventes at reducere omfanget af super ultrakort laser.laserenheder, men forbedrer dens effekt i højfeltslaserfysikeksperimenter.
Forvrængning af pulsfronten på en ultrastærk ultrakort laser
For at opnå den maksimale effekt under begrænset energi reduceres pulsbredden til 20~30 femtosekunder ved at forstørre forstærkningsbåndbredden. Pulsenergien for den nuværende 10-næb-watt ultrakorte laser er omkring 300 joule, og den lave skadestærskel for kompressorgitteret gør stråleåbningen generelt større end 300 mm. Pulsstrålen med en pulsbredde på 20~30 femtosekunder og en åbning på 300 mm bærer let den spatiotemporale koblingsforvrængning, især forvrængning af pulsfronten. Figur 1 (a) viser den spatiotemporale adskillelse af pulsfronten og fasefronten forårsaget af strålespredningen, og førstnævnte viser en "spatiotemporal hældning" i forhold til sidstnævnte. Den anden er den mere komplekse "rumtidskrumning" forårsaget af linsesystemet. FIG. 1 (b) viser virkningerne af ideel pulsfront, skrå pulsfront og bøjet pulsfront på den spatiotemporale forvrængning af lysfeltet på målet. Som følge heraf reduceres den fokuserede lysintensitet kraftigt, hvilket ikke er befordrende for den stærke feltanvendelse af super ultrakort laser.
FIG. 1 (a) pulsfrontens hældning forårsaget af prismet og gitteret, og (b) effekten af pulsfrontens forvrængning på rumtidslysfeltet på målet
Pulshastighedskontrol af ultrastærkultrakort laser
I øjeblikket har Bessel-stråler produceret ved konisk superposition af plane bølger vist sig at være nyttige inden for højfeltlaserfysik. Hvis en konisk overlejret pulserende stråle har en aksesymmetrisk pulsfrontfordeling, kan den geometriske centerintensitet af den genererede røntgenbølgepakke, som vist i figur 2, være konstant superluminal, konstant subluminal, accelereret superluminal og decelereret subluminal. Selv kombinationen af et deformerbart spejl og en fasetype rumlig lysmodulator kan producere en vilkårlig spatiotemporal form af pulsfronten og derefter producere en vilkårlig kontrollerbar transmissionshastighed. Ovenstående fysiske effekt og dens modulationsteknologi kan omdanne "forvrængningen" af pulsfronten til "kontrol" af pulsfronten og derefter realisere formålet med at modulere transmissionshastigheden for en ultrastærk ultrakort laser.
FIG. 2 De (a) konstante hurtigere-end-lys-, (b) konstante sublys-, (c) accelererede hurtigere-end-lys- og (d) decelererede sublys-lyspulser genereret af superposition er placeret i superpositionsområdets geometriske centrum.
Selvom opdagelsen af pulsfrontforvrængning er tidligere end super ultrakort laser, har den været bredt omtalt sammen med udviklingen af super ultrakort laser. I lang tid har det ikke været befordrende for realiseringen af det centrale mål for super ultrakort laser - ultrahøj fokuserende lysintensitet, og forskere har arbejdet på at undertrykke eller eliminere forskellige pulsfrontforvrængningsmetoder. I dag, hvor "pulsfrontforvrængning" har udviklet sig til "pulsfrontkontrol", har det opnået regulering af transmissionshastigheden for super ultrakort laser, hvilket giver nye midler og nye muligheder for anvendelse af super ultrakort laser i højfeltlaserfysik.
Udsendelsestidspunkt: 13. maj 2024