Ändra pulshastigheten för den superstarka ultrakorta lasern

Ändra pulshastigheten försuperstark ultrakort laser

Super ultrakorta lasrar refererar i allmänhet till laserpulser med pulsbredder på tiotals och hundratals femtosekunder, toppeffekt av terawatt och petawat, och deras fokuserade ljusintensitet överstiger 1018 W/cm2. Super ultrakort laser och dess genererade superstrålningskälla och högenergipartikelkälla har ett brett användningsområde i många grundläggande forskningsriktningar som högenergifysik, partikelfysik, plasmafysik, kärnfysik och astrofysik, och resultatet av vetenskapliga forskningsresultat kan sedan tjäna relevanta högteknologiska industrier, medicinsk hälsa, miljöenergi och nationell försvarssäkerhet. Sedan uppfinningen av chirped pulse amplification technology 1985, uppkomsten av världens första beat wattlaser1996 och färdigställandet av världens första 10-takts wattslaser 2017, har fokus för super ultrakort laser tidigare främst varit att uppnå det "mest intensiva ljuset". Under de senaste åren har studier visat att under förutsättning att superlaserpulser upprätthålls, om pulsöverföringshastigheten för super ultrakort laser kan kontrolleras, kan det ge dubbelt så mycket resultat med halva ansträngningen i vissa fysiska tillämpningar, vilket förväntas för att minska omfattningen av super ultrakortlaseranordningar, men förbättra dess effekt i högfältslaserfysikexperiment.

Distorsion av pulsfronten på ultrastark ultrakort laser
För att erhålla toppeffekten under begränsad energi reduceras pulsbredden till 20~30 femtosekunder genom att förstora förstärkningsbandbredden. Pulsenergin för den nuvarande 10-näbb-watt ultrakorta lasern är cirka 300 joule, och den låga skadetröskeln för kompressorgittret gör att strålöppningen i allmänhet är större än 300 mm. Pulsstrålen med 20~30 femtosekunders pulsbredd och 300 mm bländare är lätt att bära den spatiotemporala kopplingsdistorsionen, speciellt distorsionen av pulsfronten. Figur 1 (a) visar spatio-temporal separation av pulsfronten och fasfronten orsakad av strålens rollfördelning, och den förra visar en "spatio-temporal lutning" i förhållande till den senare. Den andra är den mer komplexa "rumtidens krökning" som orsakas av linssystemet. FIKON. 1 (b) visar effekterna av ideal pulsfront, lutande pulsfront och böjd pulsfront på den spatio-temporala distorsionen av ljusfältet på målet. Som ett resultat reduceras den fokuserade ljusintensiteten avsevärt, vilket inte bidrar till den starka fälttillämpningen av super ultrakort laser.

FIKON. 1 (a) lutningen av pulsfronten orsakad av prismat och gittret, och (b) effekten av distorsionen av pulsfronten på rum-tidsljusfältet på målet

Pulshastighetskontroll av ultrastarkultrakort laser
För närvarande har Bessel-strålar producerade genom konisk överlagring av plana vågor visat tillämpningsvärde inom högfältslaserfysik. Om en koniskt överlagrad pulserad stråle har en axisymmetrisk pulsfrontfördelning, då kan den geometriska centrumintensiteten för det genererade röntgenvågspaketet som visas i figur 2 vara konstant superluminal, konstant subluminal, accelererad superluminal och retarderad subluminal. Även kombinationen av deformerbar spegel och rumslig ljusmodulator av fastyp kan producera godtycklig spatio-temporal form av pulsfronten och sedan producera godtycklig kontrollerbar överföringshastighet. Ovanstående fysiska effekt och dess moduleringsteknik kan omvandla "distorsionen" av pulsfronten till "kontroll" av pulsfronten och sedan förverkliga syftet med att modulera överföringshastigheten för ultrastark ultrakort laser.

FIKON. 2 De (a) konstanta snabbare än ljus, (b) konstant underljus, (c) accelererade snabbare än ljus, och (d) retarderade underljuspulser som genereras av superposition är belägna i det geometriska centrumet av superpositionsområdet

Även om upptäckten av pulsfrontsdistorsion är tidigare än super ultrakort laser, har den varit mycket oroad tillsammans med utvecklingen av super ultrakort laser. Under lång tid har det inte gynnat förverkligandet av kärnmålet med super ultrakort laser – ultrahög fokuserande ljusintensitet, och forskare har arbetat med att undertrycka eller eliminera olika pulsfrontsdistorsion. Idag, när "pulsfrontdistorsionen" har utvecklats till "pulsfrontstyrning", har den uppnått regleringen av överföringshastigheten för super ultrakort laser, vilket ger nya medel och nya möjligheter för tillämpningen av super ultrakort laser i högfältslaserfysik.


Posttid: 13 maj 2024