Verander die pulsspoed van die supersterk ultrakortlaser

Verander die pulsspoed van diesupersterk ultrakort laser

Super ultrakort lasers verwys gewoonlik na laserpulse met pulswydtes van tiene en honderde femtosekondes, piekvermoë van terawatt en petawatt, en hul gefokusde ligintensiteit oorskry 1018 W/cm2. Super ultrakort lasers en hul gegenereerde superstralingsbron en hoë-energie deeltjiebron het 'n wye reeks toepassingswaarde in baie basiese navorsingsrigtings soos hoë-energiefisika, deeltjiefisika, plasmafisika, kernfisika en astrofisika, en die uitset van wetenskaplike navorsingsresultate kan dan die relevante hoëtegnologie-industrieë, mediese gesondheid, omgewingsenergie en nasionale verdedigingsveiligheid dien. Sedert die uitvinding van getjirpte pulsversterkingtegnologie in 1985, die opkoms van die wêreld se eerste klopwattlaserin 1996 en die voltooiing van die wêreld se eerste 10-watt-laser in 2017, was die fokus van super ultra-kort lasers in die verlede hoofsaaklik om die "mees intense lig" te bereik. In onlangse jare het studies getoon dat onder die voorwaarde dat superlaserpulse gehandhaaf word, as die pulsoordragspoed van super ultra-kort lasers beheer kan word, dit twee keer die resultaat met die helfte van die moeite in sommige fisiese toepassings kan lewer, wat na verwagting die skaal van super ultra-kort sal verminder.lasertoestelle, maar verbeter die effek daarvan in hoëveld-laserfisika-eksperimente.

Vervorming van die pulsfront van die ultrasterk ultrakort laser
Om die piekkrag onder beperkte energie te verkry, word die pulswydte verminder tot 20~30 femtosekondes deur die versterkingsbandwydte te vergroot. Die pulsenergie van die huidige 10-snawel-watt ultrakort laser is ongeveer 300 joule, en die lae skadedrempel van die kompressorrooster maak die straalopening oor die algemeen groter as 300 mm. Die pulsstraal met 'n pulswydte van 20~30 femtosekondes en 'n opening van 300 mm dra maklik die ruimtelike-temporale koppelvervorming, veral die vervorming van die pulsfront. Figuur 1 (a) toon die ruimtelike-temporale skeiding van die pulsfront en die fasefront wat veroorsaak word deur die straalrolverspreiding, en eersgenoemde toon 'n "ruimtelike-temporale kanteling" relatief tot laasgenoemde. Die ander is die meer komplekse "kromming van ruimtetyd" wat deur die lensstelsel veroorsaak word. FIG. 1 (b) toon die effekte van die ideale pulsfront, die skuins pulsfront en die gebuigde pulsfront op die ruimtelike-temporale vervorming van die ligveld op die teiken. Gevolglik word die gefokusde ligintensiteit aansienlik verminder, wat nie bevorderlik is vir die sterk veldtoepassing van super ultrakort laser nie.

FIG. 1 (a) die kanteling van die pulsfront wat deur die prisma en die rooster veroorsaak word, en (b) die effek van die vervorming van die pulsfront op die ruimtetyd-ligveld op die teiken

Pulsspoedbeheer van ultrasterkultrakort laser
Tans het Bessel-strale wat deur koniese superposisie van vlakgolwe geproduseer word, toepassingswaarde in hoëveldlaserfisika getoon. As 'n konies gesuperponeerde gepulseerde straal 'n assimmetriese pulsfrontverspreiding het, kan die geometriese middelintensiteit van die gegenereerde X-straalgolfpakket, soos getoon in Figuur 2, konstant superluminaal, konstant subluminaal, versnel superluminaal en vertraag subluminaal wees. Selfs die kombinasie van 'n vervormbare spieël en 'n fasetipe ruimtelike ligmodulator kan 'n arbitrêre ruimtelik-temporale vorm van die pulsfront produseer en dan arbitrêre beheerbare transmissiespoed lewer. Die bogenoemde fisiese effek en sy modulasietegnologie kan die "vervorming" van die pulsfront omskep in "beheer" van die pulsfront en dan die doel bereik om die transmissiespoed van 'n ultrasterk ultrakort laser te moduleer.

FIG. 2 Die (a) konstante vinniger-as-lig-, (b) konstante sublig-, (c) versnelde vinniger-as-lig-, en (d) vertraagde sublig-ligpulse wat deur superposisie gegenereer word, is in die geometriese middelpunt van die superposisiegebied geleë.

Alhoewel die ontdekking van pulsfrontvervorming vroeër as super ultra-kort lasers was, is dit wyd betrokke by die ontwikkeling van super ultra-kort lasers. Dit was lank nie bevorderlik vir die verwesenliking van die kerndoelwit van super ultra-kort lasers nie - ultra-hoë fokusligintensiteit - en navorsers het gewerk om verskeie pulsfrontvervormings te onderdruk of uit te skakel. Vandag, wanneer die "pulsfrontvervorming" ontwikkel het tot "pulsfrontbeheer", het dit die regulering van die transmissiespoed van super ultra-kort lasers bereik, wat nuwe middele en nuwe geleenthede bied vir die toepassing van super ultra-kort lasers in hoëveld laserfisika.