Αλλάξτε την ταχύτητα παλμού τουεξαιρετικά ισχυρό υπερσύντομο λέιζερ
Τα υπερ-εξαιρετικά σύντομα λέιζερ αναφέρονται γενικά σε παλμούς λέιζερ με πλάτη παλμού δεκάδων και εκατοντάδων φεμτοδευτερολέπτων, μέγιστη ισχύ τεραβάτ και πεταβάτ, και η ένταση εστιασμένου φωτός τους υπερβαίνει τα 1018 W/cm2. Τα υπερ-εξαιρετικά σύντομα λέιζερ και η παραγόμενη πηγή υπερακτινοβολίας και η πηγή σωματιδίων υψηλής ενέργειας έχουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογής σε πολλές βασικές ερευνητικές κατευθύνσεις όπως η φυσική υψηλής ενέργειας, η φυσική σωματιδίων, η φυσική πλάσματος, η πυρηνική φυσική και η αστροφυσική, και η παραγωγή των αποτελεσμάτων της επιστημονικής έρευνας μπορεί στη συνέχεια να εξυπηρετήσει τις σχετικές βιομηχανίες υψηλής τεχνολογίας, την ιατρική υγεία, την περιβαλλοντική ενέργεια και την εθνική αμυντική ασφάλεια. Από την εφεύρεση της τεχνολογίας ενίσχυσης παλμών τσιρίσματος το 1985, η εμφάνιση του πρώτου βατ παλμού στον κόσμολέιζερΤο 1996 και η ολοκλήρωση του πρώτου λέιζερ 10 παλμών watt στον κόσμο το 2017, η εστίαση του υπερ-υπερ-βραχέος λέιζερ στο παρελθόν ήταν κυρίως στην επίτευξη του «πιο έντονου φωτός». Τα τελευταία χρόνια, μελέτες έχουν δείξει ότι υπό την προϋπόθεση διατήρησης των υπερ-παλμών λέιζερ, εάν η ταχύτητα μετάδοσης παλμών του υπερ-υπερ-βραχέος λέιζερ μπορεί να ελεγχθεί, μπορεί να επιφέρει διπλάσιο αποτέλεσμα με τη μισή προσπάθεια σε ορισμένες φυσικές εφαρμογές, γεγονός που αναμένεται να μειώσει την κλίμακα του υπερ-υπερ-βραχέοςσυσκευές λέιζερ, αλλά βελτιώνει την επίδρασή του σε πειράματα φυσικής λέιζερ υψηλού πεδίου.
Παραμόρφωση του μετώπου παλμού εξαιρετικά ισχυρού υπερβραχέος λέιζερ
Για να επιτευχθεί η μέγιστη ισχύς υπό περιορισμένη ενέργεια, το πλάτος του παλμού μειώνεται σε 20~30 femtoseconds αυξάνοντας το εύρος ζώνης κέρδους. Η ενέργεια παλμού του τρέχοντος εξαιρετικά βραχέος λέιζερ 10-watt ράμφους είναι περίπου 300 joules και το χαμηλό όριο ζημιάς του πλέγματος συμπιεστή καθιστά το άνοιγμα της δέσμης γενικά μεγαλύτερο από 300 mm. Η δέσμη παλμού με πλάτος παλμού 20~30 femtosecond και άνοιγμα 300 mm είναι εύκολο να φέρει την χωροχρονική παραμόρφωση σύζευξης, ειδικά την παραμόρφωση του μετώπου παλμού. Το Σχήμα 1 (α) δείχνει τον χωροχρονικό διαχωρισμό του μετώπου παλμού και του μετώπου φάσης που προκαλείται από τη διασπορά ρόλου της δέσμης, και το πρώτο δείχνει μια «χωροχρονική κλίση» σε σχέση με το δεύτερο. Το άλλο είναι η πιο σύνθετη «καμπυλότητα του χωροχρόνου» που προκαλείται από το σύστημα φακών. Το Σχήμα 1 (β) δείχνει τις επιδράσεις του ιδανικού μετώπου παλμού, του κεκλιμένου μετώπου παλμού και του λυγισμένου μετώπου παλμού στην χωροχρονική παραμόρφωση του φωτεινού πεδίου στον στόχο. Ως αποτέλεσμα, η ένταση του εστιασμένου φωτός μειώνεται σημαντικά, κάτι που δεν ευνοεί την εφαρμογή ισχυρού πεδίου του εξαιρετικά βραχέος λέιζερ.
ΣΧ. 1 (α) η κλίση του μετώπου του παλμού που προκαλείται από το πρίσμα και το πλέγμα, και (β) η επίδραση της παραμόρφωσης του μετώπου του παλμού στο χωροχρονικό πεδίο φωτός του στόχου
Έλεγχος ταχύτητας παλμού εξαιρετικά ισχυρούεξαιρετικά βραχύ λέιζερ
Προς το παρόν, οι δέσμες Bessel που παράγονται με κωνική υπέρθεση επίπεδων κυμάτων έχουν δείξει αξία εφαρμογής στη φυσική λέιζερ υψηλού πεδίου. Εάν μια κωνικά επικαλυπτόμενη παλμική δέσμη έχει αξονοσυμμετρική κατανομή μετώπου παλμού, τότε η γεωμετρική κεντρική ένταση του παραγόμενου πακέτου κυμάτων ακτίνων Χ, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2, μπορεί να είναι σταθερή υπερφωτεινή, σταθερή υποφωτεινή, επιταχυνόμενη υπερφωτεινή και επιβραδυνόμενη υποφωτεινή. Ακόμη και ο συνδυασμός παραμορφώσιμου κατόπτρου και διαμορφωτή χωρικού φωτός τύπου φάσης μπορεί να παράγει αυθαίρετο χωροχρονικό σχήμα του μετώπου παλμού και στη συνέχεια να παράγει αυθαίρετη ελεγχόμενη ταχύτητα μετάδοσης. Το παραπάνω φυσικό φαινόμενο και η τεχνολογία διαμόρφωσής του μπορούν να μετατρέψουν την «παραμόρφωση» του μετώπου παλμού σε «έλεγχο» του μετώπου παλμού και στη συνέχεια να πραγματοποιήσουν τον σκοπό της διαμόρφωσης της ταχύτητας μετάδοσης ενός εξαιρετικά ισχυρού εξαιρετικά βραχέος λέιζερ.
ΣΧ. 2 Οι παλμοί φωτός (α) σταθερά ταχύτεροι από το φως, (β) σταθερό υποφως, (γ) επιταχυνόμενοι ταχύτεροι από το φως και (δ) επιβραδυνόμενοι υποφωτεινοί παλμοί που παράγονται από την υπέρθεση βρίσκονται στο γεωμετρικό κέντρο της περιοχής υπέρθεσης.
Παρόλο που η ανακάλυψη της παραμόρφωσης παλμικού μετώπου είναι νωρίτερη από το υπερ-εξαιρετικά σύντομο λέιζερ, έχει απασχολήσει ευρέως την ανάπτυξη του υπερ-εξαιρετικά σύντομου λέιζερ. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, αυτό δεν ευνοεί την επίτευξη του βασικού στόχου του υπερ-εξαιρετικά σύντομου λέιζερ - την εξαιρετικά υψηλή ένταση φωτός εστίασης, και οι ερευνητές εργάζονται για την καταστολή ή την εξάλειψη διαφόρων παραμορφώσεων παλμικού μετώπου. Σήμερα, όταν η «παραμόρφωση παλμικού μετώπου» έχει εξελιχθεί σε «έλεγχο παλμικού μετώπου», έχει επιτευχθεί η ρύθμιση της ταχύτητας μετάδοσης του υπερ-εξαιρετικά σύντομου λέιζερ, παρέχοντας νέα μέσα και νέες ευκαιρίες για την εφαρμογή του υπερ-εξαιρετικά σύντομου λέιζερ στη φυσική λέιζερ υψηλού πεδίου.
Ώρα δημοσίευσης: 13 Μαΐου 2024