Pakeiskite itin stipraus ultratrumpojo lazerio impulsų greitį

Pakeiskite pulsavimo greitįitin stiprus ultratrumpas lazeris

Superultratrumpi lazeriai paprastai reiškia lazerio impulsus, kurių impulsų plotis yra dešimtys ir šimtai femtosekundžių, didžiausia galia yra teravatai ir petavatai, o jų fokusuotos šviesos intensyvumas viršija 1018 W/cm2. Superultratrumpi lazeriai ir jų generuojamas superradiacijos šaltinis bei didelės energijos dalelių šaltinis yra plačiai pritaikomi daugelyje fundamentinių tyrimų krypčių, tokių kaip didelės energijos fizika, dalelių fizika, plazmos fizika, branduolio fizika ir astrofizika, o mokslinių tyrimų rezultatai gali būti naudojami atitinkamose aukštųjų technologijų pramonės šakose, medicinos sveikatos, aplinkos energetikos ir nacionalinio gynybos saugumo srityse. Nuo čirpuotų impulsų stiprinimo technologijos išradimo 1985 m. atsirado pirmasis pasaulyje dūžio vato lazeris.lazeris1996 m. ir baigus kurti pirmąjį pasaulyje 10 dūžių vatų lazerį 2017 m., praeityje itin trumpų lazerių pagrindinis tikslas buvo pasiekti „intensyviausią šviesą“. Pastaraisiais metais atlikti tyrimai parodė, kad palaikant itin trumpų lazerių impulsus, jei galima kontroliuoti itin trumpų lazerių impulsų perdavimo greitį, kai kuriuose fiziniuose taikymuose galima pasiekti dvigubai didesnį rezultatą su perpus mažesnėmis pastangomis, o tai turėtų sumažinti itin trumpų lazerių mastą.lazeriniai įrenginiai, bet pagerinti jo poveikį didelio lauko lazerinės fizikos eksperimentuose.

Itin stipraus ultratrumpojo lazerio impulso fronto iškraipymas
Norint gauti maksimalią galią esant ribotai energijai, impulso plotis sumažinamas iki 20–30 femtosekundžių, padidinant stiprinimo juostos plotį. Dabartinio 10 vatų galios itin trumpo lazerio impulso energija yra apie 300 džaulių, o dėl mažo kompresoriaus gardelės pažeidimo slenksčio spindulio apertūra paprastai yra didesnė nei 300 mm. Impulsinis spindulys, kurio impulso plotis yra 20–30 femtosekundžių, o apertūra – 300 mm, lengvai toleruoja erdvės ir laiko sąveikos iškraipymus, ypač impulso fronto iškraipymus. 1(a) paveiksle parodytas impulso fronto ir fazės fronto erdvės ir laiko atskyrimas, kurį sukelia spindulio krypties dispersija, o pirmasis rodo „erdvės ir laiko posvyrį“, palyginti su antruoju. Kitas paveikslas – sudėtingesnis „erdvės-laiko išlinkis“, kurį sukelia lęšių sistema. 1(b) paveiksle parodytas idealaus impulso fronto, pasvirusio impulso fronto ir išlenkto impulso fronto poveikis šviesos lauko erdvės ir laiko iškraipymui ant taikinio. Dėl to sufokusuotos šviesos intensyvumas labai sumažėja, o tai nepadeda stipriam itin trumpo lazerio taikymui lauke.

1 pav. (a) prizmės ir gardelės sukeltas impulso fronto posvyris ir (b) impulso fronto iškraipymo poveikis erdvėlaikio šviesos laukui ant taikinio.

Itin stipraus impulso greičio valdymasitin trumpas lazeris
Šiuo metu kūginės plokštuminių bangų superpozicijos būdu sukurti Beselio spinduliai parodė taikomąją vertę didelio lauko lazerių fizikoje. Jei kūgiškai uždėtas impulsinis spindulys turi ašiai simetrišką impulso fronto pasiskirstymą, tai sugeneruoto rentgeno bangų paketo geometrinis centro intensyvumas, kaip parodyta 2 paveiksle, gali būti pastovus virššviesinis, pastovus pošviesinis, pagreitintas virššviesinis ir lėtintas pošviesinis. Net deformuojamo veidrodžio ir fazinio tipo erdvinio šviesos moduliatoriaus derinys gali sukurti savavališką impulso fronto erdvės ir laiko formą, o tada sukurti savavališką valdomą perdavimo greitį. Minėtas fizikinis efektas ir jo moduliacijos technologija gali transformuoti impulso fronto „iškraipymą“ į impulso fronto „valdymą“, o tada realizuoti itin stipraus itin trumpo lazerio perdavimo greičio moduliavimo tikslą.

2 PAV. Superpozicijos generuojami (a) pastovūs greitesni už šviesą, (b) pastovūs smulkesni, (c) pagreitinti greitesni už šviesą ir (d) sulėtinti smulkesni šviesos impulsai yra superpozicijos srities geometriniame centre.

Nors impulso fronto iškraipymas buvo atrastas anksčiau nei superultratrumpis lazeris, kartu su superultratrumpų lazerių kūrimu jis sulaukė didelio dėmesio. Ilgą laiką tai nepadėjo įgyvendinti pagrindinio superultratrumpų lazerių tikslo – itin didelio fokusavimo šviesos intensyvumo – todėl tyrėjai dirbo, kad nuslopintų arba pašalintų įvairius impulso fronto iškraipymus. Šiandien, kai „impulso fronto iškraipymas“ išsivystė į „impulso fronto valdymą“, buvo pasiektas superultratrumpų lazerių perdavimo greičio reguliavimas, o tai suteikia naujų priemonių ir galimybių taikyti superultratrumpus lazerius didelio lauko lazerių fizikoje.