Changer la vitesse d'impulsion dulaser ultra-court ultra-puissant
Les lasers super ultra-courts font généralement référence à des impulsions laser avec des largeurs d'impulsion de dizaines et centaines de femtosecondes, une puissance maximale de térawatts et pétawatts, et leur intensité lumineuse focalisée dépasse 1018 W/cm2. Le laser super ultra-court et sa source de super rayonnement générée et sa source de particules à haute énergie ont une large gamme d'applications dans de nombreuses directions de recherche fondamentale telles que la physique des hautes énergies, la physique des particules, la physique des plasmas, la physique nucléaire et l'astrophysique, ainsi que les résultats scientifiques. les résultats de la recherche peuvent ensuite servir aux industries de haute technologie concernées, à la santé médicale, à l'énergie environnementale et à la sécurité de la défense nationale. Depuis l'invention de la technologie d'amplification d'impulsions gazouillées en 1985, l'émergence du premier beat watt au mondelaseren 1996 et l'achèvement du premier laser de 10 watts au monde en 2017, l'objectif du laser super ultra-court dans le passé était principalement d'obtenir la « lumière la plus intense ». Ces dernières années, des études ont montré que dans la condition de maintenir des impulsions super laser, si la vitesse de transmission des impulsions du laser super ultra-court peut être contrôlée, cela peut donner deux fois le résultat avec la moitié de l'effort dans certaines applications physiques, ce qui est attendu. pour réduire l'échelle du super ultra-courtappareils laser, mais améliore son effet dans les expériences de physique des lasers à champ élevé.
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 élargissant la bande passante de gain. L'énergie d'impulsion du laser ultra-court actuel de 10 bec-watts est d'environ 300 joules, et le faible seuil de dommage du réseau du compresseur rend l'ouverture du faisceau généralement supérieure à 300 mm. Le faisceau d'impulsions avec une largeur d'impulsion de 20 à 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) montre la séparation spatio-temporelle du front d'impulsion et du front de phase provoquée par la dispersion du rôle du faisceau, et le premier montre une «inclinaison spatio-temporelle» par rapport au second. L’autre est la « courbure de l’espace-temps » plus complexe provoquée par le système de lentilles. FIGUE. La figure 1 (b) montre les effets du front d'impulsion idéal, du front d'impulsion incliné et du 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 en champ intense du laser super ultra-court.
FIGUE. 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 sur la cible
Contrôle de la vitesse d'impulsion ultra-fortelaser ultracourt
À l'heure actuelle, les faisceaux de Bessel produits par superposition conique d'ondes planes ont montré leur intérêt pour la physique des lasers à champ élevé. Si un faisceau pulsé superposé de manière conique a une distribution de front d'impulsion axisymétrique, alors l'intensité centrale géométrique du paquet d'ondes de rayons X généré, comme le montre la figure 2, peut être superluminale constante, subluminale constante, superluminale accélérée et subluminale décélérée. Même la combinaison d'un miroir déformable et d'un modulateur spatial de lumière de type phase peut produire une forme spatio-temporelle arbitraire du front d'impulsion, puis produire une vitesse de transmission contrôlable arbitraire. L'effet physique ci-dessus et sa technologie de modulation peuvent transformer la « distorsion » du front d'impulsion en « contrôle » du front d'impulsion, puis réaliser l'objectif de moduler la vitesse de transmission du laser ultra-court et ultra-puissant.
FIGUE. 2 Les impulsions lumineuses (a) constantes plus rapides que la lumière, (b) constantes, (c) accélérées plus rapides que la lumière et (d) décélérées sublumineuses 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 super ultra-court, elle a été largement concernée par le développement du laser super ultra-court. Pendant longtemps, cela n’a pas permis d’atteindre l’objectif principal du laser ultra-court – une intensité lumineuse de focalisation ultra-élevée – et les chercheurs ont travaillé pour supprimer ou éliminer diverses distorsions du front d’impulsion. Aujourd'hui, lorsque la « distorsion du front d'impulsion » s'est développée en « contrôle du front d'impulsion », elle a réussi à réguler la vitesse de transmission du laser super ultra-court, offrant de nouveaux moyens et de nouvelles opportunités pour l'application du laser super ultra-court dans physique des lasers à champ élevé.
Heure de publication : 13 mai 2024