Cambia la velocità dell'impulso dellaser ultracorto super potente
I laser superultracorti si riferiscono generalmente a impulsi laser con durate 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 superultracorti e la sorgente di radiazioni super generate e la sorgente di particelle ad alta energia hanno un ampio spettro 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 watt a battimento al mondolasernel 1996 e il completamento del primo laser al mondo da 10 watt di impulsi nel 2017, in passato l'obiettivo principale dei laser super ultracorti era quello di ottenere la "luce più intensa". Negli ultimi anni, studi hanno dimostrato che, a condizione di mantenere impulsi laser super, se la velocità di trasmissione degli impulsi del laser super ultracorti può essere controllata, si può ottenere un risultato doppio con la metà dello sforzo in alcune applicazioni fisiche, il che dovrebbe ridurre la portata dei laser super ultracorti.dispositivi laser, ma ne migliorano l'effetto negli esperimenti di fisica laser ad alto campo.
Distorsione del fronte d'impulso del laser ultra-forte 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 beak-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 una "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 presenta 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 sopra descritto e la sua tecnologia di modulazione possono trasformare la "distorsione" del fronte d'impulso in un "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) costante più veloce della luce, (b) costante subluce, (c) accelerato più veloce della luce e (d) decelerato subluce 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 ultracorto, essa è stata ampiamente discussa parallelamente allo sviluppo di quest'ultimo. Per lungo tempo, non ha contribuito al raggiungimento dell'obiettivo principale del laser super ultracorto, ovvero l'intensità luminosa a focalizzazione ultraelevata, e i ricercatori hanno lavorato per sopprimere o eliminare diverse distorsioni del fronte d'impulso. Oggi, con l'evoluzione della "distorsione del fronte d'impulso" nel "controllo del fronte d'impulso", si è ottenuta la regolazione della velocità di trasmissione del laser super ultracorto, offrendo nuovi mezzi e nuove opportunità per l'applicazione del laser super ultracorto nella fisica dei laser ad alto campo.
Data di pubblicazione: 13 maggio 2024