Хэт хүчтэй хэт богино лазерын импульсийн хурдыг өөрчил

Импульсийн хурдыг өөрчлөххэт хүчтэй хэт богино лазер

Супер хэт богино лазерууд нь импульсийн өргөн нь арав, хэдэн зуун фемтосекунд, терават ба петаваттын оргил хүчин чадалтай, тэдгээрийн төвлөрсөн гэрлийн эрч хүч 1018 Вт/см2-аас хэтэрсэн лазер импульсийг хэлдэг. Супер хэт богино лазер болон түүний үүсгэсэн супер цацрагийн эх үүсвэр, өндөр энергийн бөөмсийн эх үүсвэр нь өндөр энергийн физик, бөөмийн физик, плазмын физик, цөмийн физик, астрофизик зэрэг үндсэн судалгааны олон чиглэлд өргөн хүрээний хэрэглээний ач холбогдолтой. Судалгааны үр дүн нь өндөр технологийн салбар, эмнэлгийн эрүүл мэнд, хүрээлэн буй орчны эрчим хүч, үндэсний батлан ​​хамгаалахын аюулгүй байдалд үйлчлэх боломжтой. 1985 онд шуугиантай импульс өсгөх технологийг зохион бүтээснээс хойш дэлхийн анхны цохилт ватт бий болсон.лазер1996 онд, 2017 онд дэлхийн анхны 10 ваттын лазерыг бүтээж дууссаны дараа хэт богино лазерын гол зорилго нь "хамгийн хүчтэй гэрэл"-д хүрэх явдал байв. Сүүлийн жилүүдэд хийсэн судалгаагаар супер лазерын импульсийг хадгалах нөхцөлд супер хэт богино лазерын импульсийн дамжуулалтын хурдыг хянаж чадвал зарим физик хэрэглээнд хагас хүчин чармайлтаар хоёр дахин үр дүнг авчрах боломжтой болохыг судалгаа харуулж байна. супер хэт богино хэмжээний масштабыг багасгахлазер төхөөрөмж, гэхдээ өндөр талбайн лазер физикийн туршилтуудад түүний үр нөлөөг сайжруулдаг.

Хэт хүчтэй хэт богино лазерын импульсийн урд талын гажуудал
Хязгаарлагдмал эрчим хүчний дор оргил хүчийг олж авахын тулд импульсийн өргөнийг 20-30 фемтосекунд хүртэл бууруулж олзны өргөнийг нэмэгдүүлнэ. Одоогийн 10 ваттын хэт богино лазерын импульсийн энерги нь ойролцоогоор 300 джоуль бөгөөд компрессорын торны эвдрэлийн бага босго нь цацрагийн нүхийг ерөнхийдөө 300 мм-ээс их болгодог. Импульсийн туяа нь 20-30 фемтосекунд өргөн, 300 мм-ийн диафрагм бүхий орон зайн цаг хугацааны холболтын гажуудал, ялангуяа импульсийн урд талын гажуудлыг зөөвөрлөхөд хялбар байдаг. Зураг 1 (а) нь цацрагийн үүргийн тархалтаас үүдэлтэй импульсийн фронт ба фазын фронтын орон зай-цаг хугацааны тусгаарлалтыг харуулсан бөгөөд эхнийх нь сүүлийнхтэй харьцуулахад "орон зай-цаг хугацааны хазайлт"-ыг харуулж байна. Нөгөө нь линзний системээс үүдэлтэй илүү төвөгтэй "орон зай-цаг хугацааны муруйлт" юм. ЗУРАГ. 1 (б) зурагт хамгийн тохиромжтой импульсийн урд тал, налуу импульсийн урд ба нугалж буй импульсийн урд талын гэрлийн орон зайн цаг хугацааны гажуудалд үзүүлэх нөлөөг харуулав. Үүний үр дүнд төвлөрсөн гэрлийн эрч хүч ихээхэн багассан бөгөөд энэ нь хэт богино лазерын хүчтэй талбарт хэрэглэхэд тохиромжгүй юм.

ЗУРАГ. 1 (а) призм ба торны улмаас үүссэн импульсийн урд талын хазайлт, (б) орон зай-цаг хугацааны гэрлийн талбарт импульсийн фронтын гажуудал зорилтот хэсэгт үзүүлэх нөлөө.

Хэт хүчтэй импульсийн хурдны хяналтхэт богино лазер
Одоогийн байдлаар хавтгай долгионы конус хэлбэрийн давхцалаас үүссэн Бесселийн туяа нь өндөр талбайн лазерын физикт хэрэглээний ач холбогдлыг харуулж байна. Хэрэв конус хэлбэрийн импульсийн урд талын тэнхлэгт импульсийн тархалт байвал 2-р зурагт үзүүлсэн шиг үүсгэсэн рентген долгионы багцын геометрийн төвийн эрчим нь тогтмол хэт гэрэлтэх, байнгын дэд гэрэлтэх, хурдасгасан хэт гэрэлтэх, удаашруулсан дэд гэрэлтэлт байж болно. Тэр ч байтугай деформацтай толин тусгал ба фазын төрлийн орон зайн гэрлийн модуляторыг хослуулсан ч импульсийн урд талын дурын орон зай-цаг хугацааны хэлбэрийг үүсгэж, дараа нь дурын хяналттай дамжуулах хурдыг бий болгож чадна. Дээрх физик эффект ба түүний модуляцын технологи нь импульсийн урд талын "гажуудлыг" импульсийн урд талын "хяналт" болгон хувиргаж, улмаар хэт хүчтэй хэт богино лазерын дамжуулах хурдыг өөрчлөх зорилгыг хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог.

ЗУРАГ. 2 (a) гэрлээс хурдан тогтмол, (б) тогтмол гэрэлтдэг гэрэл, (в) гэрлээс хурдан хурдассан, (г) суперпозицийн улмаас үүссэн удаашруулсан дэд гэрлийн импульс нь давхцах бүсийн геометрийн төвд байрладаг.

Хэдийгээр импульсийн урд талын гажуудлыг илрүүлсэн нь супер хэт богино лазераас эрт гарсан боловч супер хэт богино лазерын хөгжилд ихээхэн анхаарал хандуулж байна. Удаан хугацааны туршид энэ нь хэт богино лазерын гол зорилго болох хэт өндөр фокусын гэрлийн эрчмийг хэрэгжүүлэхэд тохиромжгүй бөгөөд судлаачид импульсийн урд талын янз бүрийн гажуудлыг дарах эсвэл арилгахаар ажиллаж байна. Өнөөдөр "импульсийн урд талын гажуудал" нь "импульсийн урд удирдлага" болж хөгжсөн үед энэ нь супер хэт богино лазерын дамжуулах хурдыг зохицуулахад хүрч, супер хэт богино лазерыг ашиглах шинэ арга хэрэгсэл, шинэ боломжийг олгож байна. өндөр талбайн лазер физик.