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 ay karaniwang tumutukoy sa mga laser pulse na may lapad ng pulso na sampu at daan-daang femtosecond, peak power ng terawatts at petawatts, at ang kanilang focused light intensity ay lumampas 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 application value sa maraming pangunahing direksyon ng pananaliksik tulad ng high energy physics, particle physics, plasma physics, nuclear physics at astrophysics, at ang output ng scientific Ang mga resulta ng pananaliksik ay maaaring magsilbi sa mga nauugnay na high-tech na industriya, kalusugang medikal, enerhiya sa kapaligiran at seguridad ng pambansang pagtatanggol. Dahil ang pag-imbento ng chirped pulse amplification technology noong 1985, ang paglitaw ng unang beat watt sa mundolasernoong 1996 at ang pagkumpleto ng unang 10-beat watt laser sa mundo noong 2017, ang focus ng super ultra-short laser sa nakaraan ay higit sa lahat ay ang makamit ang "pinaka matinding liwanag". Sa mga nagdaang taon, ipinakita ng mga pag-aaral na sa ilalim ng kondisyon ng pagpapanatili ng mga sobrang pulso ng laser, kung ang bilis ng paghahatid ng pulso ng sobrang ultra-short na laser ay makokontrol, maaari itong magdala ng dalawang beses ang resulta sa kalahati ng pagsisikap sa ilang mga pisikal na aplikasyon, na inaasahan. upang bawasan ang sukat ng sobrang ultra-shortmga aparatong laser, ngunit mapabuti ang epekto nito sa mga eksperimento sa high-field laser physics.

Distortion ng pulse front ng ultra-strong ultrashort laser
Upang makuha ang peak power sa ilalim ng limitadong enerhiya, ang lapad ng pulso ay binabawasan sa 20~30 femtosecond sa pamamagitan ng pagpapalaki ng gain bandwidth. Ang enerhiya ng pulso ng kasalukuyang 10-beak-watt na ultra-short laser ay humigit-kumulang 300 joules, at ang mababang damage threshold ng compressor grating ay ginagawang ang beam aperture sa pangkalahatan ay higit sa 300 mm. Ang pulse beam na may 20~30 femtosecond pulse width at 300 mm aperture ay madaling dalhin ang spatiotemporal coupling distortion, lalo na ang distortion ng front pulse. Ipinapakita ng Figure 1 (a) ang spatio-temporal separation ng pulse front at ang phase front na sanhi ng dispersion ng beam role, at ang dating ay nagpapakita ng "spatio-temporal tilt" na nauugnay sa huli. Ang isa pa ay ang mas kumplikadong "kurbada ng espasyo-oras" na dulot ng sistema ng lens. FIG. Ang 1 (b) ay nagpapakita ng mga epekto ng perpektong pulso sa harap, hilig na pulso sa harap at baluktot na pulso sa harap sa spatio-temporal distortion ng light field sa target. Bilang isang resulta, ang nakatutok na intensity ng liwanag ay lubos na nabawasan, na hindi nakakatulong sa malakas na field application ng super ultra-short laser.

FIG. 1 (a) ang pagtabingi ng harap ng pulso na dulot ng prism at ang grating, at (b) ang epekto ng pagbaluktot ng harap ng pulso sa space-time light field sa target

Pulse speed control ng ultra-strongultrashort laser
Sa kasalukuyan, ang mga Bessel beam na ginawa ng conical superposition ng mga alon ng eroplano ay nagpakita ng halaga ng aplikasyon sa high field laser physics. Kung ang isang conically superimposed pulsed beam ay may axisymmetric pulse front distribution, kung gayon ang geometric center intensity ng nabuong X-ray wave packet tulad ng ipinapakita sa Figure 2 ay maaaring maging constant superluminal, constant subluminal, accelerated superluminal, at decelerated subluminal. Kahit na ang kumbinasyon ng deformable mirror at phase type spatial light modulator ay maaaring makabuo ng di-makatwirang spatio-temporal na hugis ng harap ng pulso, at pagkatapos ay makagawa ng di-makatwirang nakokontrol na bilis ng paghahatid. Ang pisikal na epekto sa itaas at ang teknolohiya ng modulasyon nito ay maaaring baguhin ang "distortion" ng front pulse sa "control" ng front pulse, at pagkatapos ay mapagtanto ang layunin ng modulate ang bilis ng paghahatid ng ultra-strong ultra-short laser.

FIG. 2 Ang (a) constant na mas mabilis kaysa sa liwanag, (b) constant sublight, (c) accelerated mas mabilis kaysa sa liwanag, at (d) decelerated sublight light pulse na nabuo ng superposition ay matatagpuan sa geometric center ng superposition region

Kahit na ang pagtuklas ng pulse front distortion ay mas maaga kaysa sa super ultra-short laser, ito ay malawak na nababahala kasama ang pag-unlad ng super ultra-short laser. Sa mahabang panahon, hindi ito nakakatulong sa pagsasakatuparan ng pangunahing layunin ng super ultra-short laser – ultra-high focusing light intensity, at ang mga mananaliksik ay nagsusumikap na sugpuin o alisin ang iba't ibang pulse front distortion. Ngayon, kapag ang "pulse front distortion" ay naging "pulse front control", nakamit nito ang regulasyon ng bilis ng paghahatid ng super ultra-short laser, na nagbibigay ng mga bagong paraan at mga bagong pagkakataon para sa paggamit ng super ultra-short laser sa high-field laser physics.