Skift pulshastigheden på den superstærke ultrakorte laser

Skift pulshastigheden afsuperstærk ultrakort laser

Super ultrakorte lasere refererer generelt til laserimpulser med pulsbredder på ti og hundreder af femtosekunder, spidseffekt af terawatt og petawat, og deres fokuserede lysintensitet overstiger 1018 W/cm2. Super ultrakort laser og dens genererede superstrålingskilde og højenergipartikelkilde har en bred vifte af anvendelsesværdier i mange grundforskningsretninger, såsom højenergifysik, partikelfysik, plasmafysik, kernefysik og astrofysik og output fra videnskabelige forskningsresultater kan derefter tjene de relevante højteknologiske industrier, medicinsk sundhed, miljøenergi og national forsvarssikkerhed. Siden opfindelsen af ​​chirped pulse amplification teknologi i 1985, fremkomsten af ​​verdens første beat wattlaseri 1996 og færdiggørelsen af ​​verdens første 10-beat watt laser i 2017, har fokus for super ultrakort laser tidligere primært været at opnå det "mest intense lys". I de seneste år har undersøgelser vist, at hvis pulstransmissionshastigheden for super ultrakort laser kan kontrolleres, kan det give det dobbelte af resultatet med halvdelen af ​​indsatsen i nogle fysiske applikationer, hvilket forventes. at reducere omfanget af super ultrakortlaserapparater, men forbedre dens virkning i højfelt laserfysik eksperimenter.

Forvrængning af pulsfronten af ​​ultrastærk ultrakort laser
For at opnå spidseffekten under begrænset energi reduceres pulsbredden til 20~30 femtosekunder ved at forstørre forstærkningsbåndbredden. Pulsenergien af ​​den nuværende 10-næb-watt ultrakorte laser er omkring 300 joule, og den lave skadetærskel for kompressorgitteret gør, at stråleåbningen generelt er større end 300 mm. Pulsstrålen med 20~30 femtosekunders pulsbredde og 300 mm blænde er let at bære den spatiotemporale koblingsforvrængning, især forvrængning af pulsfronten. Figur 1 (a) viser den spatio-temporale adskillelse af pulsfronten og fasefronten forårsaget af strålerollespredningen, og førstnævnte viser en "spatio-temporal hældning" i forhold til sidstnævnte. Den anden er den mere komplekse "krumning af rum-tid" forårsaget af linsesystemet. FIG. 1 (b) viser virkningerne af ideel pulsfront, skrå pulsfront og bøjet pulsfront på den spatio-temporale forvrængning af lysfeltet på målet. Som et resultat er den fokuserede lysintensitet stærkt reduceret, hvilket ikke er befordrende for den stærke feltanvendelse af super ultrakort laser.

FIG. 1 (a) hældningen af ​​pulsfronten forårsaget af prismet og gitteret, og (b) virkningen af ​​forvrængning af pulsfronten på rum-tids-lysfeltet på målet

Pulshastighedskontrol af ultra-stærkultrakort laser
På nuværende tidspunkt har Bessel-stråler produceret ved konisk overlejring af plane bølger vist anvendelsesværdi i højfeltlaserfysik. Hvis en konisk overlejret pulseret stråle har en aksesymmetrisk pulsfrontfordeling, så 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 ​​deformerbart spejl og rumlig lysmodulator af fasetype kan producere vilkårlig rumlig-temporal form af pulsfronten og derefter producere vilkårlig kontrollerbar transmissionshastighed. Ovenstående fysiske effekt og dens modulationsteknologi kan transformere "forvrængning" af pulsfronten til "kontrol" af pulsfronten og derefter realisere formålet med at modulere transmissionshastigheden af ​​ultrastærk ultrakort laser.

FIG. 2 De (a) konstante hurtigere end lyset, (b) konstante underlys, (c) accelererede hurtigere end lyset, og (d) decelererede sublight lysimpulser genereret af superposition er placeret i det geometriske centrum af superpositionsområdet

Selvom opdagelsen af ​​pulsfrontforvrængning er tidligere end super ultrakort laser, har den været meget bekymret sammen med udviklingen af ​​super ultrakort laser. I lang tid har det ikke været befordrende for realiseringen af ​​kernemålet med super ultrakort laser - ultrahøj fokuserende lysintensitet, og forskere har arbejdet på at undertrykke eller eliminere forskellige pulsfrontforvrængninger. I dag, hvor "pulsfrontforvrængningen" har udviklet sig til "pulsfrontstyring", har den opnået regulering af transmissionshastigheden for super ultrakort laser, hvilket giver nye midler og nye muligheder for anvendelse af super ultrakort laser i højfelt laserfysik.


Indlægstid: 13. maj 2024