Mainiet īpaši spēcīga īpaši īsa lāzera impulsa ātrumu

Mainiet pulsa ātrumuīpaši spēcīgs īpaši īss lāzers

Superultraīsie lāzeri parasti attiecas uz lāzera impulsiem ar impulsa platumu desmitos un simtos femtosekundēs, maksimālo jaudu teravatos un petavatos, un to fokusētās gaismas intensitāte pārsniedz 1018 W/cm2. Superultraīsajam lāzeram un tā ģenerētajam superstarojuma avotam un augstas enerģijas daļiņu avotam ir plašs pielietojuma klāsts daudzos fundamentālo pētījumu virzienos, piemēram, augstas enerģijas fizikā, daļiņu fizikā, plazmas fizikā, kodolfizikā un astrofizikā, un zinātnisko pētījumu rezultāti var kalpot attiecīgajām augsto tehnoloģiju nozarēm, medicīnas veselības, vides enerģijas un valsts aizsardzības drošībai. Kopš čirpēto impulsu pastiprināšanas tehnoloģijas izgudrošanas 1985. gadā pasaulē pirmā sitiena vata parādīšanāslāzers1996. gadā un pēc pasaulē pirmā 10 sitienu vatu lāzera pabeigšanas 2017. gadā superultraīso lāzeru galvenais mērķis iepriekš bija panākt “visintensīvāko gaismu”. Pēdējos gados pētījumi liecina, ka, saglabājot superlāzera impulsus, ja superultraīsā lāzera impulsa pārraides ātrumu var kontrolēt, dažos fiziskos pielietojumos tas var dot divreiz lielāku rezultātu ar pusi mazāku piepūli, kas, domājams, samazinās superultraīso lāzeru mērogu.lāzera ierīces, bet uzlabot tā efektu augsta lauka lāzerfizikas eksperimentos.

Ultraspēcīga īpaši īsa lāzera impulsa frontes kropļojumi
Lai iegūtu maksimālo jaudu ierobežotas enerģijas apstākļos, impulsa platums tiek samazināts līdz 20–30 femtosekundēm, palielinot pastiprinājuma joslas platumu. Pašreizējā 10 knābju vatu īpaši īsā lāzera impulsa enerģija ir aptuveni 300 džouli, un kompresora režģa zemais bojājumu slieksnis padara stara apertūru parasti lielāku par 300 mm. Impulsa stars ar 20–30 femtosekundžu impulsa platumu un 300 mm apertūru viegli panes telplaika savienojuma kropļojumus, īpaši impulsa frontes kropļojumus. 1. attēlā (a) parādīta impulsa frontes un fāzes frontes telplaika atdalīšana, ko izraisa stara lomas dispersija, un pirmajā attēlā redzams “telplaika slīpums” attiecībā pret pēdējo. Otrajā attēlā redzams sarežģītāks “telplaika izliekums”, ko izraisa lēcu sistēma. 1. attēlā (b) parādīta ideālās impulsa frontes, slīpās impulsa frontes un saliektās impulsa frontes ietekme uz gaismas lauka telplaika deformāciju uz mērķa. Tā rezultātā fokusētās gaismas intensitāte ir ievērojami samazināta, kas neveicina īpaši īsa lāzera spēcīgu lauka pielietojumu.

1. attēls. (a) impulsa frontes slīpums, ko rada prizma un režģis, un (b) impulsa frontes deformācijas ietekme uz telpas-laika gaismas lauku uz mērķa.

Īpaši spēcīga impulsa ātruma kontroleīpaši īss lāzers
Pašlaik Besela stari, kas iegūti, koniski pārklājot plaknes viļņus, ir pierādījuši savu pielietojumu spēcīga lauka lāzerfizikā. Ja koniski uzliktam impulsa staram ir aksiāli simetrisks impulsa frontes sadalījums, tad ģenerētā rentgena viļņu paketes ģeometriskā centra intensitāte, kā parādīts 2. attēlā, var būt nemainīga superlumināla, nemainīga sublumināla, paātrināta superlumināla un palēnināta sublumināla. Pat deformējama spoguļa un fāzes tipa telpiskā gaismas modulatora kombinācija var radīt patvaļīgu impulsa frontes telpiski-laicīgu formu un pēc tam radīt patvaļīgu kontrolējamu pārraides ātrumu. Iepriekš minētais fizikālais efekts un tā modulācijas tehnoloģija var pārveidot impulsa frontes "deformāciju" par impulsa frontes "vadību" un pēc tam realizēt īpaši spēcīga īpaši īsa lāzera pārraides ātruma modulēšanas mērķi.

2. attēls. Superpozīcijas ģenerētie (a) konstantie ātrāk par gaismu, (b) konstantie mazākās gaismas, (c) paātrinātie ātrāk par gaismu un (d) palēninātie mazākās gaismas gaismas impulsi atrodas superpozīcijas apgabala ģeometriskajā centrā.

Lai gan impulsa frontes kropļojuma atklāšana ir agrāk nekā superultraīso lāzeru atklāšana, tas ir piesaistījis plašu uzmanību līdz ar superultraīso lāzeru izstrādi. Ilgu laiku tas nav veicinājis superultraīso lāzeru galvenā mērķa – īpaši augstas fokusēšanas gaismas intensitātes – sasniegšanu, un pētnieki ir strādājuši, lai nomāktu vai novērstu dažādus impulsa frontes kropļojumus. Mūsdienās, kad "impulsa frontes kropļojums" ir attīstījies par "impulsa frontes kontroli", ir panākta superultraīso lāzeru pārraides ātruma regulēšana, kas sniedz jaunus līdzekļus un iespējas superultraīso lāzeru pielietošanai spēcīga lauka lāzerfizikā.