Зміна швидкості імпульсу надпотужного ультракороткого лазера

Зміна частоти пульсунадсильний ультракороткий лазер

Суперультракороткі лазери зазвичай відносяться до лазерних імпульсів із шириною імпульсу в десятки та сотні фемтосекунд, піковою потужністю терават і петават, а їх інтенсивність сфокусованого світла перевищує 1018 Вт/см2. Надкороткий лазер і джерело надвипромінювання, яке створюється ним, і джерело високоенергетичних частинок мають широке застосування в багатьох основних напрямках досліджень, таких як фізика високих енергій, фізика елементарних частинок, фізика плазми, ядерна фізика та астрофізика, а також результати наукових досліджень. Результати досліджень потім можуть служити відповідним високотехнологічним галузям промисловості, медицині, енергетиці навколишнього середовища та безпеці національної оборони. З моменту винаходу технології посилення чирпованих імпульсів у 1985 році, появи першого у світі ватлазеру 1996 році та завершення створення першого у світі 10-ватного лазера в 2017 році, фокус супер ультракороткого лазера в минулому в основному полягав у досягненні «найінтенсивнішого світла». Останніми роками дослідження показали, що за умови підтримки суперлазерних імпульсів, якщо можна контролювати швидкість передачі імпульсу надультракороткого лазера, це може принести вдвічі кращий результат із вдвічі меншими зусиллями в деяких фізичних застосуваннях, що очікується. зменшити масштаб супер ультракороткихлазерні пристрої, але покращує його ефект в експериментах з лазерної фізики високого поля.

Спотворення фронту імпульсу надпотужного ультракороткого лазера
Щоб отримати пікову потужність за обмеженої енергії, тривалість імпульсу зменшується до 20~30 фемтосекунд шляхом розширення смуги посилення. Енергія імпульсу поточного 10-ватного ультракороткого лазера становить близько 300 джоулів, а низький поріг пошкодження решітки компресора робить апертуру променя, як правило, більшою за 300 мм. Імпульсний промінь із шириною імпульсу 20–30 фемтосекунд і апертурою 300 мм легко переносить спотворення просторово-часового зв’язку, особливо спотворення фронту імпульсу. На малюнку 1 (a) показано просторово-часове розділення фронту імпульсу та фазового фронту, викликане дисперсією ролі променя, і перший показує «просторово-часовий нахил» відносно останнього. Інший – це більш складне «викривлення простору-часу», спричинене системою лінз. ФІГ. 1 (b) показує вплив ідеального фронту імпульсу, похилого фронту імпульсу та зігнутого фронту імпульсу на просторово-часове спотворення світлового поля на цілі. У результаті інтенсивність сфокусованого світла значно зменшується, що не сприяє застосуванню сильного поля суперультракороткого лазера.

ФІГ. 1 (а) нахил фронту імпульсу, спричинений призмою та решіткою, і (б) вплив спотворення фронту імпульсу на просторово-часове світлове поле на мішені

Контроль швидкості імпульсу надсильнийультракороткий лазер
На даний момент пучки Бесселя, створені шляхом конічної суперпозиції плоских хвиль, показали цінність застосування у фізиці лазерів сильного поля. Якщо конічно накладений імпульсний промінь має осесиметричний розподіл фронту імпульсу, тоді інтенсивність геометричного центру згенерованого пакета рентгенівських хвиль, як показано на малюнку 2, може бути постійною надсвітловою, постійною досвітловою, прискореною надсвітловою та уповільненою досвітловою. Навіть комбінація деформівного дзеркала та просторового модулятора світла фазового типу може створити довільну просторово-часову форму фронту імпульсу, а потім створити довільну контрольовану швидкість передачі. Вищевказаний фізичний ефект і технологія його модуляції можуть перетворити «спотворення» фронту імпульсу в «контроль» фронту імпульсу, а потім реалізувати мету модуляції швидкості передачі надпотужного ультракороткого лазера.

ФІГ. 2 (a) постійні імпульси швидшого за світло, (b) постійні імпульси досвітла, (c) прискорені імпульси швидшого за світло та (d) уповільнені імпульси досвітла, створені суперпозицією, розташовані в геометричному центрі області суперпозиції.

Незважаючи на те, що спотворення фронту імпульсу було виявлено раніше, ніж суперультракороткий лазер, воно викликало широке занепокоєння разом із розробкою суперультракороткого лазера. Довгий час це не сприяє реалізації основної мети суперультракороткого лазера – надвисокої інтенсивності фокусуючого світла, і дослідники працювали над тим, щоб придушити або усунути різні спотворення фронту імпульсу. Сьогодні, коли «спотворення фронту імпульсу» перетворилося на «контроль фронту імпульсу», це досягло регулювання швидкості передачі супер ультракороткого лазера, надаючи нові засоби та нові можливості для застосування супер ультракороткого лазера в фізика лазера високого поля.