Modifier la vitesse d'impulsion dulaser ultracourt super puissant
Les lasers super ultracourts désignent généralement des impulsions laser dont la largeur se situe entre quelques dizaines et centaines de femtosecondes, la puissance crête entre térawatts et pétawatts, et dont l'intensité lumineuse focalisée dépasse 1018 W/cm². Le laser super ultracourt, ainsi que la source de rayonnement et la source de particules à haute énergie qu'il génère, présentent un large champ d'applications dans de nombreux domaines de recherche fondamentale tels que la physique des hautes énergies, la physique des particules, la physique des plasmas, la physique nucléaire et l'astrophysique. Les résultats de la recherche scientifique peuvent ensuite servir les industries de pointe concernées, la santé médicale, l'énergie environnementale et la sécurité de la défense nationale. Depuis l'invention de la technologie d'amplification d'impulsions à dérive de fréquence en 1985, l'émergence du premier battement watt au monde a été observée.laserDepuis la mise au point du premier laser 10-watts au monde en 1996 et l'achèvement du premier laser 10-watts au monde en 2017, l'objectif principal du laser ultra-court a été d'obtenir la lumière la plus intense possible. Ces dernières années, des études ont montré qu'avec des impulsions super-laser maintenues, si la vitesse de transmission des impulsions est maîtrisée, le laser ultra-court peut doubler les résultats avec la moitié des efforts nécessaires dans certaines applications physiques, ce qui devrait réduire l'échelle du laser ultra-court.appareils laser, mais améliore son effet dans les expériences de physique laser à haut champ.
Distorsion du front d'impulsion d'un laser ultra-court ultra-puissant
Afin d'obtenir la puissance maximale sous une énergie limitée, la largeur d'impulsion est réduite à 20-30 femtosecondes en augmentant la bande passante de gain. L'énergie d'impulsion du laser ultra-court actuel de 10 becs-watts est d'environ 300 joules, et le faible seuil d'endommagement du réseau compresseur rend l'ouverture du faisceau généralement supérieure à 300 mm. Un faisceau pulsé avec une largeur d'impulsion de 20-30 femtosecondes et une ouverture de 300 mm supporte facilement la distorsion de couplage spatio-temporel, en particulier la distorsion du front d'impulsion. La figure 1 (a) illustre la séparation spatio-temporelle du front d'impulsion et du front de phase due à la dispersion du faisceau. Le premier présente une « inclinaison spatio-temporelle » par rapport au second. L'autre différence est la « courbure spatio-temporelle » plus complexe due au système de lentilles. La figure 1 (b) illustre les effets d'un front d'impulsion idéal, d'un front d'impulsion incliné et d'un front d'impulsion courbé sur la distorsion spatio-temporelle du champ lumineux sur la cible. En conséquence, l'intensité lumineuse focalisée est considérablement réduite, ce qui n'est pas propice à l'application de champ fort du laser ultra-court.
FIG. 1 (a) l'inclinaison du front d'impulsion provoquée par le prisme et le réseau, et (b) l'effet de la distorsion du front d'impulsion sur le champ lumineux spatio-temporel de la cible
Contrôle de la vitesse d'impulsion ultra-fortelaser ultracourt
Actuellement, les faisceaux de Bessel produits par superposition conique d'ondes planes ont démontré leur intérêt pour la physique des lasers à haut champ. Si un faisceau pulsé à superposition conique présente une distribution axisymétrique du front d'impulsion, l'intensité au centre géométrique du paquet d'ondes X généré, comme illustré à la figure 2, peut être supraluminique constante, subluminique constante, supraluminique accélérée et subluminique décélérée. La combinaison d'un miroir déformable et d'un modulateur spatial de lumière de type phase permet de produire une forme spatio-temporelle arbitraire du front d'impulsion, et donc une vitesse de transmission contrôlable arbitrairement. L'effet physique décrit ci-dessus et sa technologie de modulation permettent de transformer la « distorsion » du front d'impulsion en « contrôle » du front d'impulsion, permettant ainsi de moduler la vitesse de transmission d'un laser ultra-court ultra-puissant.
FIG. 2 Les impulsions lumineuses (a) constantes plus rapides que la lumière, (b) sous-lumière constante, (c) accélérées plus rapides que la lumière et (d) sous-lumière décélérée générées par superposition sont situées au centre géométrique de la région de superposition
Bien que la découverte de la distorsion du front d'impulsion soit antérieure à celle du laser ultra-court, elle a suscité de nombreuses inquiétudes lors du développement de ce dernier. Pendant longtemps, elle n'a pas permis d'atteindre l'objectif principal du laser ultra-court : une intensité lumineuse focalisée ultra-élevée. Les chercheurs ont donc cherché à supprimer ou à éliminer diverses distorsions du front d'impulsion. Aujourd'hui, la « distorsion du front d'impulsion » a évolué vers le « contrôle du front d'impulsion », permettant ainsi de réguler la vitesse de transmission du laser ultra-court, offrant ainsi de nouvelles possibilités d'application à la physique des lasers à champ élevé.
Date de publication : 13 mai 2024