Өте күшті ультрақысқа лазердің импульс жылдамдығын өзгерту

Импульс жылдамдығын өзгертуаса күшті ультрақысқа лазер

Аса қысқа лазерлер әдетте ондаған және жүздеген фемтосекунд импульс ені, тераватт және петаватт шың қуаты және олардың фокусталған жарық қарқындылығы 1018 Вт/см2-ден асатын лазерлік импульстарды білдіреді. Аса қысқа лазер және оның көмегімен жасалған аса қысқа сәулелену көзі және жоғары энергиялы бөлшектер көзі жоғары энергия физикасы, бөлшектер физикасы, плазма физикасы, ядролық физика және астрофизика сияқты көптеген негізгі зерттеу бағыттарында кең қолданыс құндылығына ие, ал ғылыми зерттеу нәтижелері тиісті жоғары технологиялық салаларға, медициналық денсаулық сақтауға, қоршаған ортаны қорғауға және ұлттық қорғаныс қауіпсіздігіне қызмет ете алады. 1985 жылы шырылдаған импульсті күшейту технологиясы ойлап табылған сәттен бастап, әлемдегі алғашқы соққы ватты пайда болды.лазер1996 жылы және 2017 жылы әлемдегі алғашқы 10 соққылы ватт лазердің құрылысы аяқталғаннан кейін, бұрын аса ультра қысқа лазердің басты мақсаты негізінен «ең қарқынды жарыққа» қол жеткізу болды. Соңғы жылдары зерттеулер супер лазерлік импульстарды сақтау шартымен, егер аса ультра қысқа лазердің импульс беру жылдамдығын басқаруға болатын болса, кейбір физикалық қолданбаларда күш жұмсау арқылы екі есе көп нәтижеге қол жеткізуге болатынын көрсетті, бұл аса ультра қысқа лазердің ауқымын азайтады деп күтілуде.лазерлік құрылғылар, бірақ оның жоғары өрісті лазерлік физика эксперименттеріндегі әсерін жақсартады.

Ультра күшті ультрақысқа лазердің импульстік алдыңғы бөлігінің бұрмалануы
Шектеулі энергия жағдайында шың қуатын алу үшін күшейту өткізу жолағын ұлғайту арқылы импульс ені 20~30 фемтосекундқа дейін азайтылады. Ағымдағы 10 тұмсықты ватт ультра қысқа лазердің импульстік энергиясы шамамен 300 джоульді құрайды, ал компрессор торының төмен зақымдану шегі сәуле саңылауын әдетте 300 мм-ден үлкен етеді. 20~30 фемтосекундтық импульс ені және 300 мм саңылауы бар импульстік сәуле кеңістіктік-уақыттық байланыстың бұрмалануын, әсіресе импульстік фронттың бұрмалануын оңай көтереді. 1-суретте (а) сәуле рөлінің дисперсиясынан туындаған импульстік фронт пен фазалық фронттың кеңістіктік-уақыттық бөлінуі көрсетілген, ал біріншісінде соңғысына қатысты «кеңістіктік-уақыттық еңкею» көрсетілген. Екіншісі - линза жүйесі тудырған күрделірек «кеңістік-уақыт қисығы». 1-суретте (b) нысанадағы жарық өрісінің кеңістіктік-уақыттық бұрмалануына идеалды импульстік фронттың, көлбеу импульстік фронттың және иілген импульстік фронттың әсері көрсетілген. Нәтижесінде, фокусталған жарық қарқындылығы айтарлықтай төмендейді, бұл өте қысқа лазердің күшті өрісті қолдануына қолайсыз.

1-СУРЕТ (а) призма мен тордан туындаған импульстік фронттың еңкеюі және (b) нысанадағы кеңістік-уақыт жарық өрісіне импульстік фронттың бұрмалануының әсері

Ультра күшті импульстік жылдамдықты басқаруультрақысқа лазер
Қазіргі уақытта жазық толқындардың конустық суперпозициясы арқылы алынған Бессель сәулелері жоғары өрісті лазерлік физикада қолдану құндылығын көрсетті. Егер конустық қабаттасқан импульсті сәуленің осьтік симметриялы импульстік фронт таралуы болса, онда 2-суретте көрсетілгендей, пайда болған рентгендік толқын пакетінің геометриялық центрлік қарқындылығы тұрақты суперлюминальды, тұрақты сублюминальды, үдемелі суперлюминальды және баяулаған сублюминальды болуы мүмкін. Тіпті деформацияланатын айна мен фазалық типтегі кеңістіктік жарық модуляторының үйлесімі импульстік фронттың еркін кеңістіктік-уақыттық пішінін тудыруы мүмкін, содан кейін еркін басқарылатын беру жылдамдығын тудыруы мүмкін. Жоғарыда аталған физикалық әсер және оның модуляция технологиясы импульстік фронттың «бұрмалануын» импульстік фронттың «басқаруына» айналдыра алады, содан кейін ультра күшті ультра қысқа лазердің беру жылдамдығын модуляциялау мақсатын жүзеге асыра алады.

2-СУРЕТ. Суперпозиция арқылы пайда болған (a) жарықтан жылдам тұрақты, (b) тұрақты субжарық, (c) үдемелі жарықтан жылдам және (d) баяулаған субжарық жарық импульстары суперпозиция аймағының геометриялық орталығында орналасқан.

Импульстік фронт бұрмалануының ашылуы аса ультра қысқа лазерден ертерек болғанымен, ол аса ультра қысқа лазердің дамуымен қатар кеңінен талқыланды. Ұзақ уақыт бойы бұл аса ультра қысқа лазердің негізгі мақсатына - аса жоғары фокустық жарық қарқындылығына қол жеткізуге ықпал етпеді, ал зерттеушілер әртүрлі импульстік фронт бұрмалануын басу немесе жою үшін жұмыс істеп келеді. Бүгінгі таңда «импульстік фронт бұрмалануы» «импульстік фронтты басқаруға» айналған кезде, ол аса ультра қысқа лазердің берілу жылдамдығын реттеуге қол жеткізді, бұл аса ультра қысқа лазерді жоғары өрісті лазер физикасында қолдану үшін жаңа құралдар мен жаңа мүмкіндіктер береді.