Muutke ülitugeva ultralühilaseri impulsi kiirust

Muutke pulsi kiirustülitugev ultralühike laser

Ülilühikesed laserid tähistavad üldiselt laserimpulsse, mille impulsslaiused on kümneid ja sadu femtosekundeid, tippvõimsus teravatti ja petavatti ning nende fokuseeritud valguse intensiivsus ületab 1018 W/cm2. Ülilühikese laseri ja selle genereeritud superkiirgusallika ja suure energiaga osakeste allikal on lai kasutusväärtus paljudes alusuuringute valdkondades, nagu kõrgenergiafüüsika, osakeste füüsika, plasmafüüsika, tuumafüüsika ja astrofüüsika ning teaduslikud tulemused. uurimistulemused võivad seejärel teenida asjakohaseid kõrgtehnoloogilisi tööstusharusid, meditsiinilist tervist, keskkonnaenergiat ja riigikaitse julgeolekut. Alates piiksuva impulsi võimendustehnoloogia leiutamisest 1985. aastal tekkis maailma esimene biit-vatt.laser1996. aastal ja maailma esimese 10-vatise laseri valmimisega 2017. aastal on ülilühikese laseri fookus minevikus olnud peamiselt "kõige intensiivsema valguse" saavutamine. Viimaste aastate uuringud on näidanud, et super-laserimpulsside säilitamise tingimustes võib ülilühikese laseri impulsi edastuskiiruse reguleerimine mõnes füüsilises rakenduses tuua poole väiksema jõupingutusega kaks korda parema tulemuse, mida oodatakse. ülilühikese skaala vähendamisekslaserseadmed, kuid parandab selle mõju kõrgvälja laserfüüsika katsetes.

Ülitugeva ultralühilaseri impulsi esiosa moonutamine
Piiratud energia korral tippvõimsuse saavutamiseks vähendatakse impulsi laiust 20–30 femtosekundini, suurendades võimenduse ribalaiust. Praeguse 10-vatise ülilühikese laseri impulsienergia on umbes 300 džauli ja kompressorivõre madal kahjustuslävi muudab kiire ava üldiselt suuremaks kui 300 mm. 20–30 femtosekundilise impulsi laiuse ja 300 mm avaga impulsikiir on lihtne kanda ruumilise ja ajalise sidestuse moonutusi, eriti impulsi esiosa moonutusi. Joonisel fig 1 (a) on näidatud impulsi frondi ja faasifrondi ruumilis-ajaline eraldus, mis on põhjustatud kiire rolli hajumisest, ja esimene näitab "ruumi-ajalist kallet" teise suhtes. Teine on läätsesüsteemi põhjustatud keerulisem "aegruumi kõverus". joonisel fig. 1 (b) näitab ideaalse impulsi esiosa, kallutatud impulsi esiosa ja painutatud impulsi esiosa mõju sihtmärgi valgusvälja ruumilis-ajalisele moonutusele. Selle tulemusena väheneb fokuseeritud valguse intensiivsus oluliselt, mis ei soodusta ülilühikese laseri tugevat välirakendust.

joonisel fig. 1 (a) prisma ja võre poolt põhjustatud impulsi frondi kalle ning (b) impulsi frondi moonutamise mõju sihtmärgi aegruumi valgusväljale.

Ultra-tugev pulsikiiruse juhtimineultralühike laser
Praegu on tasapinnaliste lainete koonilise superpositsiooniga toodetud Besseli talad näidanud rakendusväärtust kõrgvälja laserfüüsikas. Kui koonilisel kohal paikneval impulsskiirel on teljesümmeetriline impulsi esiosa jaotus, siis genereeritud röntgenlainepaketi geomeetrilise keskpunkti intensiivsus, nagu on näidatud joonisel 2, võib olla konstantne superluminaalne, konstantne subluminaalne, kiirendatud superluminaalne ja aeglustunud subluminaalne. Isegi deformeeritava peegli ja faasitüüpi ruumilise valguse modulaatori kombinatsioon võib tekitada impulsi esiosa suvalise ruumilis-ajalise kuju ja seejärel suvalise juhitava edastuskiiruse. Ülaltoodud füüsiline efekt ja selle modulatsioonitehnoloogia võivad muuta impulsi frondi "moonutused" impulsi frondi "juhtimiseks" ja seejärel realiseerida ülitugeva ultra-lühikese laseri edastuskiiruse moduleerimise eesmärki.

joonisel fig. 2 Superpositsioonil genereeritud (a) pidev valgusest kiirem valgus, (b) pidev alavalgus, (c) kiirenenud valgusest kiirem ja (d) aeglustunud alavalguse valgusimpulsid asuvad superpositsioonipiirkonna geomeetrilises keskmes.

Kuigi impulssfrondi moonutuste avastamine on varasem kui ülilühikese laseri puhul, on see koos ülilühikese laseri väljatöötamisega palju muret tekitanud. Pikka aega ei soodusta see ülilühikese laseri põhieesmärgi – ülikõrge teravustamisvalguse intensiivsuse – elluviimist ning teadlased on tegelenud erinevate impulssfrondi moonutuste mahasurumisega või kõrvaldamisega. Tänapäeval, kui "impulsi esi moonutus" on arenenud "impulsi esijuhtimiseks", on see saavutanud ülilühikese laseri edastuskiiruse reguleerimise, pakkudes uusi vahendeid ja uusi võimalusi ülilühikese laseri rakendamiseks kõrgvälja laserfüüsika.