Baguhin ang bilis ng pulso ng napakalakas na ultrashort laser

Baguhin ang bilis ng pulso ngnapakalakas na ultrashort laser

Ang mga super ultra-short laser sa pangkalahatan ay tumutukoy sa mga laser pulse na may lapad ng pulse na sampu-sampung at daan-daang femtosecond, peak power ng terawatts at petawatts, at ang kanilang focused light intensity ay lumalagpas sa 1018 W/cm2. Ang super ultra-short laser at ang nabuo nitong super radiation source at high energy particle source ay may malawak na hanay ng halaga ng aplikasyon sa maraming pangunahing direksyon ng pananaliksik tulad ng high energy physics, particle physics, plasma physics, nuclear physics at astrophysics, at ang output ng mga resulta ng siyentipikong pananaliksik ay maaaring magsilbi sa mga kaugnay na high-tech na industriya, medikal na kalusugan, enerhiya sa kapaligiran at pambansang seguridad sa depensa. Simula nang maimbento ang chirped pulse amplification technology noong 1985, lumitaw ang unang beat watt sa mundo.laserNoong 1996 at ang pagkumpleto ng unang 10-beat watt laser sa mundo noong 2017, ang pokus ng super ultra-short laser noon ay pangunahing upang makamit ang "pinakamatindi na liwanag". Sa mga nakaraang taon, ipinakita ng mga pag-aaral na sa ilalim ng kondisyon ng pagpapanatili ng mga pulso ng super laser, kung makontrol ang bilis ng pagpapadala ng pulso ng super ultra-short laser, maaari itong magdulot ng dobleng resulta na may kalahati ng pagsisikap sa ilang pisikal na aplikasyon, na inaasahang magbabawas sa laki ng super ultra-short.mga aparatong laser, ngunit nagpapabuti sa epekto nito sa mga eksperimento sa high-field laser physics.

Pagbaluktot ng harap ng pulso ng ultra-strong ultrashort laser
Upang makuha ang pinakamataas na lakas sa ilalim ng limitadong enerhiya, ang lapad ng pulso ay binabawasan sa 20~30 femtoseconds sa pamamagitan ng pagpapalaki ng gain bandwidth. Ang enerhiya ng pulso ng kasalukuyang 10-beak-watt ultra-short laser ay humigit-kumulang 300 joules, at ang mababang damage threshold ng compressor grating ay ginagawang mas malaki ang beam aperture sa pangkalahatan kaysa sa 300 mm. Ang pulse beam na may 20~30 femtosecond pulse width at 300 mm na aperture ay madaling madala ang spatiotemporal coupling distortion, lalo na ang distortion ng pulse front. Ipinapakita ng Figure 1 (a) ang spatio-temporal na paghihiwalay ng pulse front at phase front na dulot ng beam role dispersion, at ang una ay nagpapakita ng "spatio-temporal tilt" kaugnay ng huli. Ang isa pa ay ang mas kumplikadong "curvature of space-time" na dulot ng lens system. Ipinapakita ng FIG. 1 (b) ang mga epekto ng ideal pulse front, inclined pulse front at bent pulse front sa spatio-temporal distortion ng light field sa target. Bilang resulta, ang tindi ng nakatutok na liwanag ay lubhang nababawasan, na hindi nakakatulong sa malakas na aplikasyon sa larangan ng super ultra-short laser.

FIG. 1 (a) ang pagkiling ng pulse front na dulot ng prisma at ng rehas, at (b) ang epekto ng pagbaluktot ng pulse front sa space-time light field sa target

Kontrol ng bilis ng pulso ng ultra-strongultrashort laser
Sa kasalukuyan, ang mga Bessel beam na nalilikha sa pamamagitan ng conical superposition ng mga plane wave ay nagpakita ng kahalagahan sa aplikasyon sa high field laser physics. Kung ang isang conically superimposed pulsed beam ay may axisymmetric pulse front distribution, ang geometric center intensity ng nabuong X-ray wave packet gaya ng ipinapakita sa Figure 2 ay maaaring maging constant superluminal, constant subluminal, accelerated superluminal, at decelerated subluminal. Kahit na ang kombinasyon ng deformable mirror at phase type spatial light modulator ay maaaring makagawa ng arbitrary spatio-temporal na hugis ng pulse front, at pagkatapos ay makagawa ng arbitrary controllable transmission speed. Ang nabanggit na pisikal na epekto at ang teknolohiya ng modulasyon nito ay maaaring magbago ng "distortion" ng pulse front tungo sa "control" ng pulse front, at pagkatapos ay maisasakatuparan ang layunin ng pag-modulate ng transmission speed ng ultra-strong ultra-short laser.

FIG. 2 Ang (a) pare-parehong mas mabilis kaysa sa liwanag, (b) pare-parehong sublight, (c) pinabilis na mas mabilis kaysa sa liwanag, at (d) pinabagal na mga pulso ng sublight na nalilikha ng superposisyon ay matatagpuan sa heometrikong sentro ng rehiyon ng superposisyon.

Bagama't nauna ang pagkakatuklas ng pulse front distortion kaysa sa super ultra-short laser, malawakan itong pinag-uusapan kasabay ng pag-unlad ng super ultra-short laser. Sa loob ng mahabang panahon, hindi ito nakakatulong sa pagsasakatuparan ng pangunahing layunin ng super ultra-short laser – ang ultra-high focusing light intensity, at ang mga mananaliksik ay nagsusumikap na sugpuin o alisin ang iba't ibang pulse front distortion. Sa kasalukuyan, nang ang "pulse front distortion" ay umunlad na tungo sa "pulse front control", nakamit nito ang regulasyon ng bilis ng transmisyon ng super ultra-short laser, na nagbibigay ng mga bagong paraan at mga bagong pagkakataon para sa aplikasyon ng super ultra-short laser sa high-field laser physics.