Cambia la velocità dell'impulso del laser ultra-corto super-potente

Cambia la velocità dell'impulso dellaser ultracorto super potente

I laser super-ultra-corti si riferiscono generalmente a impulsi laser con larghezze di impulso di decine e centinaia di femtosecondi, potenza di picco di terawatt e petawatt e intensità luminosa focalizzata superiore a 1018 W/cm². Il laser super-ultra-corti e la sorgente di super-radiazioni e particelle ad alta energia da esso generata hanno un'ampia gamma di applicazioni in molte direzioni di ricerca di base come la fisica delle alte energie, la fisica delle particelle, la fisica del plasma, la fisica nucleare e l'astrofisica, e i risultati della ricerca scientifica possono quindi essere utilizzati per le industrie high-tech, la medicina, l'energia ambientale e la sicurezza della difesa nazionale. Dall'invenzione della tecnologia di amplificazione degli impulsi chirped nel 1985, l'emergere del primo wattaggio a battimento al mondolasernel 1996 e con il completamento del primo laser al mondo da 10 watt di impulsi nel 2017, in passato l'obiettivo principale del laser super ultra corto era quello di ottenere la "luce più intensa". Negli ultimi anni, studi hanno dimostrato che, a condizione di mantenere impulsi super laser, se la velocità di trasmissione degli impulsi del laser super ultra corto può essere controllata, si può ottenere il doppio del risultato con la metà dello sforzo in alcune applicazioni fisiche, il che dovrebbe ridurre la portata del laser super ultra corto.dispositivi laser, ma ne migliorano l'effetto negli esperimenti di fisica laser ad alto campo.

Distorsione del fronte dell'impulso del laser ultra-forte e ultra-corto
Per ottenere la potenza di picco a energia limitata, la larghezza di banda dell'impulso viene ridotta a 20~30 femtosecondi aumentando la larghezza di banda del guadagno. L'energia dell'impulso dell'attuale laser ultracorto da 10 watt è di circa 300 joule e la bassa soglia di danneggiamento del reticolo del compressore rende l'apertura del fascio generalmente maggiore di 300 mm. Il fascio di impulsi con larghezza di impulso di 20~30 femtosecondi e apertura di 300 mm è facilmente soggetto alla distorsione di accoppiamento spazio-temporale, in particolare alla distorsione del fronte d'impulso. La Figura 1 (a) mostra la separazione spazio-temporale del fronte d'impulso e del fronte di fase causata dalla dispersione del ruolo del fascio, e il primo mostra un'"inclinazione spazio-temporale" rispetto al secondo. L'altra è la più complessa "curvatura dello spazio-tempo" causata dal sistema di lenti. La Figura 1 (b) mostra gli effetti del fronte d'impulso ideale, del fronte d'impulso inclinato e del fronte d'impulso piegato sulla distorsione spazio-temporale del campo luminoso sul bersaglio. Di conseguenza, l'intensità della luce focalizzata risulta notevolmente ridotta, il che non favorisce l'applicazione su campi intensi del laser super ultra-corto.

FIG. 1 (a) l'inclinazione del fronte dell'impulso causata dal prisma e dal reticolo, e (b) l'effetto della distorsione del fronte dell'impulso sul campo luminoso spazio-temporale sul bersaglio

Controllo della velocità degli impulsi ultra-potentilaser ultracorto
Attualmente, i fasci di Bessel prodotti dalla sovrapposizione conica di onde piane hanno dimostrato un valore applicativo nella fisica dei laser ad alto campo. Se un fascio pulsato sovrapposto conicamente ha una distribuzione del fronte d'impulso assimetrica, l'intensità del centro geometrico del pacchetto d'onda a raggi X generato, come mostrato in Figura 2, può essere superluminale costante, subluminale costante, superluminale accelerata e subluminale decelerata. Anche la combinazione di uno specchio deformabile e di un modulatore di luce spaziale di tipo fase può produrre una forma spazio-temporale arbitraria del fronte d'impulso e quindi una velocità di trasmissione arbitraria e controllabile. L'effetto fisico di cui sopra e la sua tecnologia di modulazione possono trasformare la "distorsione" del fronte d'impulso in "controllo" del fronte d'impulso e quindi realizzare lo scopo di modulare la velocità di trasmissione di un laser ultra-forte e ultra-corto.

FIG. 2 Gli impulsi di luce (a) costanti più veloci della luce, (b) sub-luce costanti, (c) accelerati più veloci della luce e (d) decelerati sub-luce generati dalla sovrapposizione si trovano nel centro geometrico della regione di sovrapposizione

Sebbene la scoperta della distorsione del fronte d'impulso sia precedente allo sviluppo del laser super ultra corto, è stata ampiamente discussa insieme allo sviluppo del laser super ultra corto. Per molto tempo, non ha contribuito al raggiungimento dell'obiettivo principale del laser super ultra corto: l'intensità luminosa a focalizzazione ultra elevata, e i ricercatori hanno lavorato per sopprimere o eliminare varie distorsioni del fronte d'impulso. Oggi, quando la "distorsione del fronte d'impulso" si è evoluta in "controllo del fronte d'impulso", si è ottenuta la regolazione della velocità di trasmissione del laser super ultra corto, fornendo nuovi mezzi e nuove opportunità per l'applicazione del laser super ultra corto nella fisica dei laser ad alto campo.