Ändra pulshastigheten påsuperstark ultrakort laser
Superultrakorta lasrar hänvisar generellt till laserpulser med pulsbredder på tiotals och hundratals femtosekunder, toppeffekt på terawatt och petawatt, och deras fokuserade ljusintensitet överstiger 1018 W/cm2. Superultrakorta lasers och dess genererade superstrålningskällor och högenergipartikelkällor har ett brett användningsområde inom många grundläggande forskningsinriktningar såsom 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-tekniken 1985 har framväxten av världens första beat watt-laserlaser1996 och färdigställandet av världens första 10-takts wattlaser 2017, har fokus för super ultrakorta lasers tidigare främst varit att uppnå det "mest intensiva ljuset". Under senare år har studier visat att under förutsättning att superlaserpulser bibehålls, om pulsöverföringshastigheten för super ultrakorta lasers kan kontrolleras, kan det ge dubbelt så bra resultat med hälften så mycket ansträngning i vissa fysiska tillämpningar, vilket förväntas minska skalan av super ultrakorta lasers.laseranordningar, men förbättrar dess effekt i högfältslaserfysikexperiment.
Förvrängning av pulsfronten hos 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-watts ultrakorta lasern är cirka 300 joule, och kompressorgittrets låga skadetröskel gör att strålöppningen generellt är större än 300 mm. Pulsstrålen med en pulsbredd på 20~30 femtosekunder och en öppning på 300 mm bär lätt på den spatiotemporala kopplingsdistorsionen, särskilt distorsionen av pulsfronten. Figur 1 (a) visar den spatiotemporala separationen av pulsfronten och fasfronten orsakad av strålens rollspridning, och den förra visar en "spatiotemporal lutning" i förhållande till den senare. Den andra är den mer komplexa "rumtidens krökning" orsakad av linssystemet. FIG. 1 (b) visar effekterna av ideal pulsfront, lutande pulsfront och böjd pulsfront på den spatiotemporala distorsionen av ljusfältet på målet. Som ett resultat minskas den fokuserade ljusintensiteten kraftigt, vilket inte bidrar till den starka fältapplikationen av super ultrakort laser.
FIG. 1 (a) pulsfrontens lutning orsakad av prismat och gittret, och (b) effekten av pulsfrontens distorsion på ljusfältet i rumtiden på målet
Pulshastighetskontroll av ultrastarkultrakort laser
För närvarande har Besselstrålar som produceras genom konisk superposition av planvågor visat sig användbara inom högfältslaserfysik. Om en koniskt överlagrad pulsad stråle har en axialsymmetrisk pulsfrontfördelning, kan den geometriska centrumintensiteten hos det genererade röntgenvågspaketet, som visas i figur 2, vara konstant superluminal, konstant subluminal, accelererad superluminal och retarderad subluminal. Även kombinationen av en deformerbar spegel och en fasliknande rumslig ljusmodulator kan producera en godtycklig spatiotemporal form av pulsfronten och sedan producera en godtycklig kontrollerbar överföringshastighet. Ovanstående fysikaliska effekt och dess moduleringsteknik kan omvandla "distorsionen" av pulsfronten till "kontroll" av pulsfronten och sedan uppnå syftet med att modulera överföringshastigheten hos ultrastarka ultrakorta lasers.
FIG. 2 Ljuspulserna (a) konstant snabbare än ljuset, (b) konstant subljus, (c) accelererad snabbare än ljuset och (d) retarderad subljus som genereras av superposition är belägna i superpositionsområdets geometriska centrum.
Även om upptäckten av pulsfrontdistorsion är tidigare än super ultrakort laser, har den varit allmänt uppmärksammad tillsammans med utvecklingen av super ultrakort laser. Under lång tid har det inte varit gynnsamt för att uppnå det centrala målet med super ultrakort laser – ultrahög fokuserad ljusintensitet, och forskare har arbetat för att undertrycka eller eliminera olika typer av pulsfrontdistorsion. Idag, när "pulsfrontdistorsion" har utvecklats till "pulsfrontkontroll", har den uppnått reglering av överföringshastigheten för super ultrakort laser, vilket ger nya medel och möjligheter för tillämpning av super ultrakort laser inom högfältslaserfysik.
Publiceringstid: 13 maj 2024