Alterar a velocidade do pulso do laser ultracurto super forte

Alterar a velocidade do pulso dolaser ultracurto super forte

Lasers super ultracurtos geralmente se referem a pulsos de laser com larguras de pulso de dezenas e centenas de femtossegundos, potência de pico de terawatts e petawatts, e sua intensidade de luz focada excede 1018 W/cm². O laser super ultracurto e sua fonte de super radiação gerada e a fonte de partículas de alta energia têm uma ampla gama de aplicações em diversas áreas de pesquisa básica, como física de altas energias, física de partículas, física de plasmas, física nuclear e astrofísica, e os resultados da pesquisa científica podem então atender às indústrias de alta tecnologia relevantes, saúde médica, energia ambiental e segurança de defesa nacional. Desde a invenção da tecnologia de amplificação de pulsos chirped em 1985, o surgimento do primeiro watt pulsado do mundolaserEm 1996, e com a conclusão do primeiro laser de 10 batimentos do mundo em 2017, o foco do laser super ultracurto no passado tem sido principalmente alcançar a "luz mais intensa". Nos últimos anos, estudos demonstraram que, sob a condição de manter pulsos de superlaser, se a velocidade de transmissão do pulso do laser super ultracurto puder ser controlada, ele pode gerar o dobro do resultado com metade do esforço em algumas aplicações físicas, o que deve reduzir a escala do super ultracurto.dispositivos a laser, mas melhora seu efeito em experimentos de física de laser de alto campo.

Distorção da frente de pulso do laser ultracurto ultraforte
Para obter a potência de pico sob energia limitada, a largura de pulso é reduzida para 20 a 30 femtossegundos, aumentando a largura de banda de ganho. A energia de pulso do laser ultracurto atual de 10 watts de pico é de cerca de 300 joules, e o baixo limiar de dano da grade do compressor torna a abertura do feixe geralmente maior que 300 mm. O feixe de pulso com largura de pulso de 20 a 30 femtossegundos e abertura de 300 mm é facilmente tolerante à distorção de acoplamento espaço-temporal, especialmente à distorção da frente de pulso. A Figura 1 (a) mostra a separação espaço-temporal da frente de pulso e da frente de fase causada pela dispersão do papel do feixe, sendo que a primeira mostra uma "inclinação espaço-temporal" em relação à segunda. A outra é a "curvatura do espaço-tempo" mais complexa causada pelo sistema de lentes. A Figura 1 (b) mostra os efeitos da frente de pulso ideal, da frente de pulso inclinada e da frente de pulso curvada na distorção espaço-temporal do campo de luz sobre o alvo. Como resultado, a intensidade da luz focada é bastante reduzida, o que não é propício para a aplicação de campo forte do laser super ultracurto.

FIG. 1 (a) a inclinação da frente de pulso causada pelo prisma e pela grade, e (b) o efeito da distorção da frente de pulso no campo de luz espaço-temporal no alvo

Controle de velocidade de pulso ultra-fortelaser ultracurto
Atualmente, feixes de Bessel produzidos por superposição cônica de ondas planas têm demonstrado valor de aplicação na física de lasers de alto campo. Se um feixe pulsado sobreposto cônicamente tiver uma distribuição de frente de pulso axissimétrica, a intensidade geométrica central do pacote de ondas de raios X gerado, como mostrado na Figura 2, pode ser superluminal constante, subluminal constante, superluminal acelerada e subluminal desacelerada. Mesmo a combinação de espelho deformável e modulador de luz espacial do tipo fase pode produzir formas espaço-temporais arbitrárias da frente de pulso e, em seguida, produzir velocidades de transmissão controláveis ​​arbitrárias. O efeito físico acima e sua tecnologia de modulação podem transformar a "distorção" da frente de pulso em "controle" da frente de pulso e, em seguida, realizar o propósito de modular a velocidade de transmissão de lasers ultrafortes e ultracurtos.

FIG. 2 Os pulsos de luz (a) constante mais rápido que a luz, (b) constante de subluz, (c) acelerado mais rápido que a luz e (d) desacelerado de subluz gerados pela superposição estão localizados no centro geométrico da região de superposição

Embora a descoberta da distorção frontal de pulso seja anterior à do laser super ultracurto, ela tem sido amplamente discutida juntamente com o desenvolvimento do laser super ultracurto. Por muito tempo, ela não foi propícia à realização do objetivo principal do laser super ultracurto – a intensidade de luz de foco ultra-alta – e os pesquisadores têm trabalhado para suprimir ou eliminar várias distorções frontais de pulso. Hoje, quando a "distorção frontal de pulso" evoluiu para o "controle frontal de pulso", conseguiu-se regular a velocidade de transmissão do laser super ultracurto, proporcionando novos meios e novas oportunidades para a aplicação do laser super ultracurto na física de lasers de alto campo.